Etude de la transition 3C-6H au sein de monocristaux de 3C-SiC : approche par diffusion diffuse des rayons X

Study of the 3C-6H transition in 3C-SiC single crystals : Approach using diffuse X-ray scattering

• Auteur / Autrice : Déborah Dompoint
• Direction : Alexandre Boulle, Didier Chaussende
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Procédés Céramiques et Traitements de Surface
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie électronique en transmission

Monte-Carlo, Méthode de

Rayons X -- Diffraction

Carbure de silicium

Mots clés libres

Transition 3C-6H

Axial next-neared neighbour ising (ANNNI)

Résumé

Ce travail concerne l’étude de la transition polytypique 3C-6H au sein de monocristaux de 3C-SiC. Dans cet objectif, la diffraction des rayons X haute résolution et plus précisément la cartographie de l’espace réciproque a été mise en oeuvre. L’analyse de la distribution d’intensité le long de directions particulières, pour des monocristaux recuits dans différentes conditions, donne accès à des informations qualitatives et quantitatives sur la transition. Dans un premier temps, nous avons fait appel à une approche analytique de la transition. La simulation des profils de diffraction à l’aide de deux modèles permet de déterminer le mécanisme de transition qui a été de plus confirmé par des observations complémentaires en MET (Microscopie électronique en transmission). Les cinétiques obtenues permettent de préciser que la transition s’effectue en deux étapes. Dans un second temps, une approche Monte-Carlo a été développée afin de s’affranchir des limitations de l’approche analytique. Les simulations des profils de diffraction expérimentaux pour différentes configurations nous permettent de valider que la transition s’opère par mise en ordre de doubles et de triples fautes. Ce résultat a de plus été rationalisé à l’aide de calculs d’énergie des polytypes en cours de transition par une approche de type ANNNI (Axial next-nearest-neighbour Ising).

This work deals with the study of the 3C-6H polytypic transition in 3C-SiC single crystals. We used high-resolution X-ray diffraction and reciprocal space mapping. The analysis of the diffuse scattering intensity distribution along selected directions, for single crystals annealed in various conditions, allows to obtain qualitative and quantitative informations regarding the transition. Firstly, we used an analytical approach to study the transition. The simulation of the diffuse scattering with two analytical models allow to determine the transformation mechanism which has been further confirmed by complementary TEM (Transmission electron microscopy) observations. The transition kinetics obtained allow to conclude that the transition involves two different mechanisms. Secondly, a Monte-Carlo approach has been used so as to overcome the limitations of the analytical study. The simulation of the experimental diffraction profiles for different configurations allow us to conclude that the transition involves the ordering of double and triple stacking faults. Finally, the stacking faults organization has been rationalized by energy calculations of crystals within an ANNNI interaction scheme.