Depot d'agregats preformes : etude de la croissance de formes d'equilibre et hors equilibre, de leur fragmentation par microscopie, modelisation et simulation

par BOKWON YOON

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Catherine Bréchignac.

Soutenue en 1997

à Paris 11 .

mots clés

Résumé

Ce travail de these s'inscrit dans une thematique generale de synthese de nouveaux materiaux par depot lent d'agregats preformes sur un substrat. Dans ce contexte, les modes de croissance typiques observes lors du depot d'agregats neutres d'antimoine sur des surfaces de graphite et de carbone amorphe sont etudies par observation de la morphologie des ilots qui en resulte par microscopie electronique et de force atomique. Sur la surface de graphite, une croissance des ilots de formes hors equilibre est observee. Il existe une grande mobilite des agregats sur la surface mettant en jeu des processus diffusionnels et le modele de l'agregation limitee par diffusion explique bien ce mode de croissace. La restructuration pendant la croissance conduit a une largeur des bras de la structure fractale differente pour chaque taille d'agregats incidents : elle se comporte comme une fonction decroissante de cette taille. Nous montrons qu'il existe une taille critique des ilots au dessus de laquelle la croissance de formes hors equilibre apparait. Apres chauffage controle du substrat de graphite, nous avons observe sa fragmentation et sa transition vers une nouvelle forme d'equilibre. Un modele de relaxation thermique par diffusion sur la surface est teste par des simulations, dont les resultats sont en bon accord avec les observations experimentales. Sur la surface de carbone amorphe, la forme des ilots engendres est plutot compacte. Un changement radical de la densite d'ilots pour differentes tailles moyennes des agregats incidents est observe. En utilisant un modele cinetique de nucleation et croissance a partir du depot d'agregats, nous montrons que la mobilite diminue tres vite lorsqu'on augmente la taille incidente. Cette etude montre en particulier que le changement de taille des agregats deposes constitue une possibilite originale de controler la densite des ilots dans un certain domaine de valeurs.

Titre traduit

Deposition of preformed clusters : study of equilibrium and non-equilibrium growth, and their fragmentation by microscopy, modelization, and simulation

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