Contribution de la photoémission X angulaire pour l'étude du Si propre et oxydé

Contribution of angular X-ray photoemission for the study of clean and oxidized Si

• Auteur / Autrice : François Lutz
• Direction : Lucien Kubler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interfaces gaz-solide

Silicium

Désorption stimulée

Adsorption

Photoémission

Résumé

Cette étude constitue d'une part une caractérisation détaillée de surfaces de silicium « propres » Si(001) et Si(111) par XPD (X-ray photoelectron diffraction). D'autre part nous avons étudié par photoémission X (XPS) et UV(UPS) les mécanismes initiaux d'oxydation de Si(001) par O2 et NO2 résultant d'expositions de la surface à ces gaz. La caractérisation par XPD des surfaces Si(001) et Si(111) a consisté à enregistrer et à interpréter les variations angulaires de l'intensité du signal Si2p. Par ailleurs, le passage de figures d'intensité isotropes à des figures d'intensité structurées nous a permis de déterminer la température de croissance épitaxique de fines couches de Si(200A) déposées sur Si(001) et Si(111). Les processus d'adsorption des molécules O2 et NO2 avec Si(001), étudiés dans un large domaine de température de substrat (20°C=TA TS 800°C) et de pression de gaz (10-8P(gaz) 10-5 mbar) présentent certaines analogies. Les molécules O2 et NO2 sont complètement dissociées dès la TA. Aucun précurseur moléculaire n'a été constaté. Par ailleurs les différences entre les augmentations des recouvrements d'oxygène QO en fonction de la pression P(gaz) observée à TA et à plus haute TS reflètent des variations du mode de croissance de l'oxyde avec TS. Concernant plus spécialement le système O2/Si, l'oxydation initiale rapide en fonction de P(O2) à la TA correspond à un régime d'adsorption de l'oxygène sur les liaisons pendantes de surface où chaque atome d'O créé des liaisons Si-O-Si. A plus haute TS, l'oxydation initiale est hétérogène. Sur des surfaces présentant un grand nombre de marches telles que des faces vicinales, l'oxyde est nucléé sur ces marches. Dans le plan d'analyse perpendiculaire à la direction des marches, cet oxyde anisotrope provoque une anisotropie d'émission du signal 01s