Texturation de surfaces et applications : croissance auto-organisée de nanostructures

par Guillaume Agnus

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Pierre Beauvillain.


  • Résumé

    Nous avons développé un procédé permettant d'élaborer un réseau de nanostructures métalliques, auto-organisées sur Si(111) selon un motif 1D de paquets de marches atomiques. La densité et la taille des objets ainsi obtenus sont contrôlables et leurs interfaces exemptes de défauts. Plusieurs structures cristallines ont été observées, dont certaines sont sans ambiguïté des siliciures d'or, composés métastables probablement stabilisés par la petite taille des objets. Ces îlots métalliques ont été utilisés pour 2 applications, l'élaboration d'un réseau de nanodomaines magnétiques et la croissance de nanofils semi-conducteurs. Afin de contrôler la position des îlots en 2D, nous avons développé un procédé de texturation par lithographie électronique, gravure ionique réactive puis recuit sous ultravide. Ce procédé entraîne la formation d'un réseau 2D de paquets de marches qui devrait permettre de contrôler la position exacte des objets à un vecteur translation prêt. La pollution de la surface au moment du recuit nous a empêcher de mener à terme cette étude. Les surfaces ainsi texturées à l'échelle de la dizaine de nm ont été mises à profit par l'intermédiaire d'une collaboration avec l'Institut Curie à Paris pour l'étude par AFM des protéines membranaires. En parallèle, un procédé original permettant la prise de contact électrique avec des nanostructures a été développé. Comme alternative au silicium pour la croissance organisée, la texturation du carbure de silicium par gravure ionique réactive avec comme masque une membrane poreuse en alumine, suivi d'un recuit très haute température sous hydrogène a été étudiée.

  • Titre traduit

    Surfaces patterning and their applications : self-organized growth of nanostructures


  • Résumé

    We developed a process that allow the elaboration of metal nanostructures arrays, self-organized on Si (111) along a 1D atomic step bunch network. The density and size of thus obtained objects are controllable and their interfaces are completly free from defects. Several crystalline structures were observed, some are without ambiguity gold silicides, a metastable compounds probably stabilized by the small size of the objects. These small metal islands have been used for 2 applications, the elaboration of a network of magnetic nanodomaines and the growth of semiconductor nanowires. To be able to control in 2D the islands position, we developed a surface texturation process using electronic beam lithography, reactiv ion etching followed by annealing under ultra-high vacuum. This process involves the formation of a 2D network of step bunches which would allow to control the exact position of the objects. A surface pollution appearing during the annealing prevent us from carrying out this study. Such textured surfaces at the tenth nm scale were used via a collaboration with the Institut Curie in Paris for the AFM study of membrane proteins. In parallel an original process that allow to electrically contact nanostructures was developed. As an alternative to silicon for the organized growth, the texturation of silicon carbide by reactiv ion etching with a porous alumina membrane as mask followed by annealing at very high temperature under hydrogen was studied.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (136 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 123-136

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2007)177
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