Growth, structure and electronic properties of ternary transition metal nitrides thin films

par Loukas Koutsokeras

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Grégory Abadias, Panos Patsalas et de Christina Lekka.

Soutenue en 2010

à Poitiers en cotutelle avec l'University of Ioannina .

mots clés

• Nanotechnologie
• Couches minces
• Dépôt en phase vapeur
• Revêtements

Titre traduit

Croissance, structure et propriétés électroniques des nitrures ternaires de métaux de transition en films minces

Résumé

Les échantillons de nitrures ternaires de métaux de transition ont été élaborés par trois techniques de dépôt différentes : Pulsed Laser Deposition (PLD), pulvérisation magnétron (PUMA) et pulvérisation sous faisceau d'ions (DIBS). Les propriétés structurales et optiques des échantillons ont été caractérisées par diffraction des rayons X (XRD) et par spectroscopie de réflectivité optique (SRO). Des mesures de composition ont également été effectuées par spectroscopie d'électrons Auger (AES) et par spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie (EDXS). Les contraintes ont été déterminées en mesurant la courbure du substrat et en utilisant des techniques de diffraction des rayons X. Les analyses microstructurales ont révélé que tous les échantillons ont cristallisé dans la structure NaCl et le paramètre de réseau suit la loi de Vegard. Les propriétés optiques de ces films sont assimilables à celles des conducteurs. Les mesures de contraintes ont révélé que les films sont en compression.

Résumé

Ternary nitride samples of transition metals were grown by three different deposition techniques; Pulsed Laser Deposition (PLD), Magnetron Sputtering (MS) and Dual Ion Beam Sputtering (DIBS). These samples were characterized structurally and optically by X-ray diffraction (XRD) and Optical Reflectance Spectroscopy (ORS) respectively. Compositional measurements have also been performed by Auger Electron Spectroscopy (AES) and Energy Dispersive X-rays (EDX). Stress measurements were performed using wafer curvature and X-ray diffraction techniques. Structure analysis has reveals that all grown samples were stabilized in the rocksalt structure and the lattice constant size follows the vegard’s rule. The optical properties of the films were similar to conductors, excibiting strong Drude behavior. Stress measurements analysis revealed that the films are under compressive stress and the stress state is depending on energetic conditions.