Etude de la microstructure et de la nucleation de couches minces de nitrure bore cubique elaborees sous irradiation ionique

par SAMIR ILIAS

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Daniel Bouchier.

Soutenue en 1997

à Paris 11 .

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  • Résumé

    Les films de nitrure de bore cubique (bn-c) ont ete deposes par evaporation de bore assistee par faisceau d'ions argon et azote. Les conditions de synthese ont ete etudiees en fonction des parametres de depot (energie e, rapports de flux #n/#b, #a#r/#b et incidence du faisceau ). La stoechiometrie apparait comme une condition non suffisante mais necessaire a la formation de la phase cubique de bn. La fraction de la phase cubique a pu etre optimisee en diminuant l'energie du faisceau et en augmentant le rapport #a#r/#b. La distribution des phases au sein des films a ete etudiee par reels in situ et par un profil reels obtenu apres decapage ionique et progressif des films. Les resultats ont montre une structure en couches incluant un volume de bn-c pur compris entre, d'une part, une zone superficielle hybridee sp#2 et dont l'epaisseur depend de l'energie des ions d'assistance, et d'autre part, une sous couche de bn-h. La purete de la phase cubique en volume a ete confirmee par l'analyse en microscopie electronique en haute resolution revelant egalement des nanocristaux constitues de plans atomiques (111) paralleles a l'axe de croissance et indiquant une texture <110> perpendiculaire au substrat. En complement de ces analyses, l'absorption infrarouge et la contrainte d'un film de bn-c au cours d'erosions successives par gravure plasma ont ete etudiees, ce qui a permis d'observer une correlation etroite entre contrainte et structure. La distribution des contraintes au sein des films a mis en evidence une contrainte elevee et pratiquement homogene dans la majeure partie du volume. Un pic de contrainte tres elevee est localise dans la sous-couche de bn-h. La zone interfaciale correspondant a la transition de phase bn-h vers bn-c est caracterisee, quant a elle, par une faible valeur de contrainte. Cette these apporte une nouvelle contribution a l'etude du mecanisme de nucleation induite par la contrainte de la phase cubique dans le cas des films deposes sous irradiation ionique et tend a valider le modele de mckenzie. Enfin, pour la premiere fois, une transition de phase a pu etre demontree en mettant en evidence la relaxation de contrainte attendue de la conversion de bn-h vers une phase plus dense.


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Informations

  • Détails : 20 VOL., 204 P.
  • Annexes : 321 REF.

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-013334
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