Implantation ionique de cu, fe et ti dans la ceramique ain : etudes des liaisons chimiques et proprietes structurales

Ion implantation of cu, fe and ti in ain: a study of chemical bonds and structural properties

• Auteur / Autrice : MICHAEL BOROWSKI
• Direction : A. TRAVERSE
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Pour etudier le role de la thermodynamique sur la formation des liaisons chimiques a la fin de la cascade de collisions nous avons implante la ceramique ain avec des ions metalliques de ti, fe et cu avec une fluence de 4. 10#1#6 a 2. 4. 10#1#7 at/cm#2 et des energies de 70, 80 et 100 kev utilisees afin d'obtenir un profil de dopage semblable pour les differents ions. Pour fe et cu, une partie des ions a ete implantee a 20 et 30 kev pour obtenir un profil homogene dans les premiers 50 nm. Certains echantillons ont ete recuits a 800c pendant 1 h. Il n'y a jamais d'amorphisation du substrat. La distribution des ions dans la matrice a ete analysee par retrodiffusion rutherford et reaction nucleaire resonnante. Une saturation du nombre d'ions implantes a partir de 1. 3. 10#1#7 at/cm#2 est principalement due a l'augmentation du coefficient de l'auto-pulverisation de l'ion implante en fonction de la fluence. Une perte de cu apres le recuit et un amincicement du profil accompagne par une augmentation de la concentration maximale dans le cas de fe et ti sont interpretes dans le cadre des liaisons formees et d'une croissance des grains suivant un processus d'oswald. L'analyse de l'environnement local a ete effectuee par spectroscopie d'absorption x. Nous observons la precipitation du cu avec la formation d'agregats, dont la taille de 8 a 40 a, depend du nombre d'atomes implantes et du recuit. Nous presentons une formule simple pour la determination de la taille d'agregat en fonction du nombre moyen de voisins. Dans le cas de l'implantation de ti il y a des liaisons ti-n dans le brut d'implantation et formation de petits grains de tin apres le recuit. Le fe montre aussi une precipitation et la formation des liaisons fe-n. La comparaison des trois systemes indique que la phase formee peut etre prevue en comparant la chaleur de formation des phases possibles. La charge attribuee au site cristallin et la taille de l'ion implante sont des parametres supplementaires qui determinent la formation des liaisons dans le systeme ain/metal. Avec l'observation de la modification de la structure electronique pour des agregats de cu d'une taille egale ou inferieure a 10 a nous presentons les premiers resultats sur les proprietes des agregats