Étude de la nucléation du SiC cubique sur substrats de SiC hexagonaux à partir d’une phase liquide Si-Ge

par Olivier Kim-Hak

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux

Sous la direction de Philippe Miele et de Gabriel Ferro.

Soutenue le 29-09-2009

à Lyon 1 , dans le cadre de École Doctorale de Chimie (Lyon) , en partenariat avec Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces (1995-....) (laboratoire) .

Le président du jury était Francis Maury.

Le jury était composé de Didier Chaussende, Olivier Dezellus.

Les rapporteurs étaient Elisabeth Blanquet, Fiqiri Hodaj.


  • Résumé

    L'objectif de ce travail était de comprendre les mécanismes menant à la formation de SiC-3C sur substrats de SiC hexagonaux lors de la croissance par mécanisme Vapeur-Liquide-Solide (VLS) à partir d'une phase liquide Si-Ge. Notre étude s'est concentrée sur les premiers instants de l'interaction liquide/SiC, c'est-a-dire sans ajout de phase gazeuse réactive (propane). Nous avons montré qu'il se formait très rapidement des îlots de SiC-3C à la surface des germes. L'étude en fonction de divers paramètres (température et durée de plateau, vitesse de chauffage, nature du germe) a permis de mettre en évidence l'influence prononcée du creuset en graphite dans lequel est confinée la réaction. Les observations expérimentales associées à des calculs thermodynamiques ont permis de montrer que l'étape prépondérante, pour la formation du 3C, est sans doute la réaction transitoire entre un liquide très riche en germanium et le germe de SiC. Des considérations d'ordre cinétiques sont cependant à prendre en compte pour expliquer le caractère hors équilibre de la réaction

  • Titre traduit

    Study of the nucleation of cubic SiC on hexagonal SiC substrates from a Si-Ge liquid phase


  • Résumé

    The aim of this work was to understand the mechanisms that lead to the 3C-SiC formation on hexagonal SiC substrates during the Vapor-Liquid-Solid (VLS) growth from a Si-Ge liquid phase. Our study focused on the early stages of the liquid/SiC interaction, i.e. without reactive gaseous phase (propane) addition. We have shown that 3C-SiC islands were very rapidly formed upon seeds surface. The study of several parameters (such as temperature and duration of the plateau, heating rate, nature of the seed) evidenced the huge influence of the graphite crucible that contains the reaction. Experimental observations combined with thermodynamic calculations show that the most important step for the 3C formation, is the transient reaction between a germanium very rich liquid and the SiC seed. Kinetic effects have to be taken into account to explain the out-of-equilibrium nature of the reaction.

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