Evolution dynamique de rugosite de surface lors de processus d'erosion et de croissance. Etude par microscopie en champ proche

par Michel Ramonda

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Frank Salvan.

Soutenue en 1998

à Aix-Marseille 2 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    En evoluant, que ce soit par des processus de croissance ou d'erosion, les surfaces developpent des morphologies rugueuses. Cela a des implications importantes tant sur le plan fondamental que pour les applications technologiques. La mesure experimentale de la microrugosite est necessaire jusqu'a l'echelle nanometrique si l'on veut comprendre et controler les mecanismes responsables. La microscopie a force atomique (afm) a montre, au dela de la simple imagerie, son adaptation a de telles mesures. La densite spectrale de puissance (dsp), que l'on extrait des nappes topographiques, permet la confrontation avec d'autres techniques experimentales, avec les modeles theoriques mais aussi la determination des longueurs de correlation verticale et laterale dont l'evolution spatio-temporelle determine la classe d'universalite. Nous avons realise une etude de la rugosite du h-si(111) en fonction du dopage et du temps d'erosion dans du nh#4f. Celle-ci nous a permis d'identifier les processus responsables de l'evolution de la morphologie de ces surfaces. Pour les echantillons de type p+, l'erosion est un processus majoritairement aleatoire. Il subsiste toutefois la composante deterministe qui conduit aux surfaces atomiquement plates observees pour tous les autres dopages (n+, n et p). Cette contribution est mise en evidence par la forme de la dsp. Nous avons montre que ces surfaces chimiquement proches (passivees par des atomes h) constituent de bons substrats pour caracteriser des nano-objets supportes ou pour realiser des depots. Nous avons ensuite elabore puis observe par afm des couches de asi/h-si(111). Nous avons compare les dsp experimentales a la solution d'une equation lineaire de type langevin decrivant l'evolution du profil. En plus du terme lie a la diffusion de surface, l'ajustement des dsp a montre la presence d'un terme decrivant la relaxation par un processus d'evaporation-redeposition. La partie haute frequence de la dsp, nous a egalement permis de mesurer le coefficient de diffusion de si sur si a 300k. A travers des concepts de loi d'echelle, nous avons egalement determine la classe universelle de ce processus de croissance. Enfin, une premiere confrontation des resultats d'afm sur ces couches a des mesures de diffusion de rayons x en incidence rasante a montre le bon accord entre les deux techniques.

  • Titre traduit

    Dynamic behaviour of surface roughness during etching and growth processes. Study by near field microscopy


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