Étude de l'hétéroépitaxie de zircone stabilisée à l'yttrium sur silicium par pulvérisation ionique

Heteroepitaxial growth of yttria stabilized zirconia thin films on silicon by ion beam sputtering

• Auteur / Autrice : Pierre Legagneux
• Direction : Guy Gautherin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance en 1988
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Silicium

Zircone

Couches minces

Mots clés libres

Epitaxie

Zircone Yttriee

Caractérisation

Pulvérisation ionique

Résumé

Nous avons étudié les paramètres de croissance épitaxiale de couches minces de zircone stabilisée à l'yttrium (YSZ ou yttria stabilized zirconia) sur substrat de silicium (100) par pulvérisation ionique sous ultra vide. La caractérisation physico-chimique des couches a été effectuée par rétrodiffusion de Rutherford d'ions hélium et par spectroscopie d'électrons Auger. Leur qualité cristallographique a été mesurée par diffraction de rayons X et par canalisation d'ions hélium. Les différents résultats ont permis de déterminer les conditions expérimentales de croissance épitaxiale suivantes : Passivation in situ du substrat de silicium par le contrôle de la formation d'une monocouche d'oxyde - Dépôt sous une pression partielle d'oxygène de 3 10⁻⁴ Pascal - Croissance des 25 premiers nanomètres à faible température de substrat : 700 degrés C. - Poursuite de la croissance épitaxiale à 900 degrés C. Les trois premières conditions suppriment la diffusion de silicium dans la couche mince et évitent la formation de composés zirconium-silicium. Enfin l'augmentation de la température du substrat après la phase initiale de dépôt permet d'améliorer la qualité cristalline comme le montrent les mesures par canalisation d'ions hélium. Le facteur de canalisation est en effet réduit de 20 % à 9,5 %, à comparer avec la valeur de 3,5 % caractéristique de la zircone massive. La résistivité de ces couches minces soumises à un champ de 1 Mégavolt par centimètre est de quelques 10¹ ⁴ ohms centimètre.