Développement d'une technique de caractérisation optique appliquée au suivi in situ de la croissance d'oxydes fonctionnels par ablation laser pulsé

par David Esteve

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Philippe Lecoeur.

Soutenue en 2010

à Paris 11 , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences et Technologies de l'Information, des Télécommunications et des Systèmes (Orsay, Essonne2000-2015) , en partenariat avec Institut d'électronique fondamentale (Orsay, Essonne ; 19..-2016) (laboratoire) , ASTEMEC (Ecquevilly, Yvelines) (entreprise) et de Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

Le président du jury était Claude Pasquier.

Le jury était composé de Philippe Lecoeur, Claude Pasquier, Niels Keller, Jean-Pierre Locquet, Jérôme Wolfman, François Fournier.

Les rapporteurs étaient Niels Keller, Jean-Pierre Locquet.

mots clés

• Oxyde fonctionnel
• Lanthanum strontium manganite (LSMO)
• Oxyde de strontium SrO
• Sto
• Technique optique
• Dépôt par laser pulsé
• Réflectance

Résumé

Une instrumentation optique entièrement statique permettant le suivi in situ de la croissance d'oxydes fonctionnels par ablation laser pulsé, est présenté. Au travers de l'étude de deux système modèles, que sont la croissance de films minces de La₀. ₆₇Sr₀. ₃₃LMnO₃ sur des pseudo-substrats de SrTiO₃/Si et de couches minces de SrRuO₃ déposées sur des substrats de SrTiO₃ vicinaux, le dispositif proposé permet d'obtenir une précision de mesure sur les épaisseurs de l'ordre de la maille atomique (4Å), d'extraire les paramètres physiques de diffusion des espèces en surface (énergie d'activation de diffusion), mais aussi d'observer et d'identifier les modes de croissance. Ces résultats sont en parfait accord avec la simulation numérique développée, reposant sur des modèles de traitement de réflectivité de systèmes multi couches combiné avec la théorie des milieux effectifs.

Titre traduit

Development of an optical caracterisation technique applied to the in situ monitoring of the growth of functional oxides by pulsed laser deposition

Résumé

A fully static set up allowing in situ observation of the growth of functionnal oxides grown by pulsed laser deposition, is presented. Through the study of two model systems, those are the growth of thin films of La₀. ₆₇Sr₀. ₃₃LMnO₃ on pseudo-substrate of SrTiO₃/Si and thin layers of SrRuO₃ grown on vicinal substrate of SrTiO₃, the proposed instrumentation permit to achieve a precision about one unit cell (4Å) on thickness measurments, to extract physical parameters of the diffusion of species on the surface (activation energy of diffusion), but also observing and identifying growth modes. These results are in good agreement with the numerical simulation developped, based on the treatment of the reflectivity of multi-layers systems combined with effective medium theory.