Etude de la structure électronique de surface et de volume du CoSi2 (111) par photoémission et diffraction d'électrons lents

par Lalali Haderbache

Thèse de doctorat en Physique du solide

Sous la direction de Gérard Gewinner.

Soutenue en 1990

à Mulhouse .

mots clés

• Photoémission
• Ultravide
• Couches minces semiconductrices
• Semiconducteurs -- Jonctions
• Siliciures

Résumé

En utilisant la photoémission de rayons UV, résolue angulairement (ARUPS), la photoémission de rayons X (XPS) et la diffraction d'électrons lents (LEED), nous avons étudié la croissance de films de CoSi2 épitaxiques sur Si(111). Trois structures de surface (1x1) différentes, appelées CoSi2(111)-Co, CoSi2(111) et CoSi2(111)-Si, sont générées en contrôlant soigneusement les dépôts de Co ou de Si (de l'ordre de la monocouche) et les conditions de recuit. La structure de surface CoSi2(111) est compatible avec un cristal de CoSi2 exposant un plan d'atomes de Si, alors que la structure CoSi2(111)-Si est un cristal terminé par trois plans de Si. La coordination des atomes de Co de surface est respectivement, quatre, sept et huit pour ces trois structures. Deux méthodes de préparation, basses températures (<400°C) appelées « réactive MBE » et dépôts séquentiels, produisent des couches de CoSi2 uniformes et très homogènes en épaisseur. Dans ces conditions, nous avons pu observer, dans les films de CoSi2 de très faibles épaisseurs (<25 A), les effets quantiques provenant du confinement de particules dans un puits de potentiel étroit, dans la direction normale à la surface

Titre traduit

Electronic structure of epitaxial CoSi2 grown on Si(111) investigated with angle-resolved photoemission (ARPES) and low energy electron diffraction (LEED)

Résumé

By means of angle resolved photoemission (ARUPS), X-ray photoemission (XPS) and low energy electron diffraction (LEED), we have studied the epitaxial growth of CoS12 films on Si(111). Three different and well characterized (1x1) surface structures labelled CoSi2(111)-Co. CoSi2(111) and CoSi2(111)-Si are obtained by carefully controlled deposition (amcunts of Co or Si in the monolayer range) and annealing conditions. The CoSi2(111)-Co surface structure appears to be a troncated CoSi2 crystal exposing a plane of Co atoms. The CoSi2(111) surface structure exhibits a plane of Si as the top layer, whereas CoSi2(111)-Si appears to be terminated by an additional bilayer of Si. The topmost Co atoms of these three surface structures are four-fold, seven-fold and eight-fold coordinated, respectively. Two different, low temperature (< 400•c) preparation methods called reactive MBE and sequenti deposition, were found to give well ordered uniform CoSi2 layers with good homogeneity in film thickness. In this way, we succeeded in the detection of quantized hole states arising from particle confinement to the narrow potential well, in the direction normal to the surface, formed by such ultra-thin CoSi2 films up to thicknesses as large as 40 A