Etude STM in situ de la microstructure et de la croissance de films ultraminces d'alliages sur Au(111) synthétisés par co-dépôt

par Florian Le Cadre

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Philippe Allongue.

Soutenue en 2013

à Palaiseau, Ecole polytechnique .


  • Résumé

    Les films ultraminces présentent une grande proportion d'atomes aux interfaces films-substrat et film-environnement. Grâce à cela, ces films possèdent des microstructures et donc des propriétés particulières différentes de celles des matériaux massifs. Nous avons étudié par microscopie à effet tunnel in situ d'une part la microstructure d'alliages binaires B - Ni où B = {Pd, Au, Ag} réalisés par co-dépôt électrochimique, et d'autre part la microstructure de films ultraminces où l'élément B est déposé sur une monocouche de nickel préalablement déposée sur Au(111). De plus, une méthode à été mise au point pour permettre de maintenir la surface de Au(111) non reconstruite pendant le les différents dépôts permettant de minimiser la formation d'alliage avec le substrat. Après avoir revisité le dépôt de Ni sur l'or non reconstruit, la microstructure des alliages co-déposés a été étudiée en fonction de leur composition et de la vitesse de dépôt. De plus, le choix des éléments B nous permet d'étudier l'influence de l'enthalpie de mélange du nickel avec Pd, Au et Ag sur la microstructure. Nous avons ainsi montré qu'il y a séparation de phase dans tous les cas mais à une échelle propre à chaque système. Le dépôt de B sur Ni a permis de mettre en évidence des processus de substitution entre B = {Pd, Au} et le nickel. Ces processus s'accompagnent d'une dissolution partielle du nickel extrudé de la couche. Les alliages formés sont composés d'un mélange de phase riches en nickel et riches en Pd ou Au. La morphologie de ces alliages est cependant très différente des alliages co-déposés

  • Titre traduit

    In situ STM study of ultrathin film alloys' microstructure synthesised by codeposition on the Au(111) surface


  • Résumé

    The fact that, in ultrathin films a large part of the atoms are located at the two interfaces substrate-film and film-environment, induces specific film microstructures and thus interesting new properties different from those of the bulk materials. We studied the microstructure of electrochemically co-deposited binary alloys, composed of an element B and of Ni, where B is either Pd, Au or Ag. We also studied the deposition of B over a predeposited Ni monolayer. In addition we devised a method to maintain the Au(111) surface un-reconstructed during film deposition limiting the alloying process with the substrate. On this un-reconstructed Au(111) surface, we studied the deposition of Ni monolayer which microstructure is well documented on the Au(111) reconstructed surface. We then studied the microstructure of the codeposited alloys as a function of their composition and deposition speed. Furthermore, the B elements (Ag, Au, Pd) allow us to study the influence of the mixing enthalpy on the alloys' microstructure. We showed using in situ scanning tunnelling microscopy that all cases lead to a phase separation but with a specific phase separation length for each case. B = {Ag, Au, Pd} deposition over a Ni monolayer showed that Ni atoms undergo place exchange with B atoms in the Ni layer to form an alloy. Alloys are made out of two phases, one rich or pure in B atoms and the other rich or pure in Ni. Nevertheless, the morphology of those alloys is different than what is obtained with codeposition

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Informations

  • Détails : 1 vol. (116 p.)
  • Annexes : Bibliographie : 59 réf.

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