Effets chimiques d'implantation dans MgO : influence d'une post-irradiation ionisante sur les propriétés mécaniques

Chemical effets in ion implanted mgo single crystals. Influence of a post-ionizing irradiation on the mechanical properties

• Auteur / Autrice : Laurence Gea
• Direction : Paul Thevenard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Physique des matériaux
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Président / Présidente : Paul Thevenard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Niobium

Krypton

Relaxation des contraintes

Cristaux -- Défauts

Magnésie

Ions -- Implantation

Résumé

Le but de cette these est, d'une part, de caracteriser les effets chimiques d'implantation a forte fluence dans le mgo monocristallin et d'autre part, d'etudier un moyen de relaxer les contraintes d'implantation. La comparaison des effets d'implantation (150 kev, 5. 10#1#6 cm##2) avec un ion inerte, le kr, et un ion reactif, le nb, dont les effets balistiques sont equivalents, permet de mettre en evidence les effets chimiques. Le role des dislocations dans ces processus est etudie en choisissant deux orientations cristallographiques du mgo. Pour le nb implante dans mgo (001), les effets chimiques se traduisent par une diffusion en profondeur des particules implantees et des defauts, ainsi qu'une importante mise en substitution associee a un etat d'oxydation eleve pour le nb (+5). Pour l'orientation (011), aucune diffusion (des ions, des defauts) en profondeur n'est observee. D'autre part, on ne mesure pas de mise en substitution et l'etat d'oxydation du nb est proche de l'etat metallique. L'endommagement plus localise dans mgo (o11) pourrait etre associe a une montee des boucles d'interstitiels plus favorable dans les plans paralleles a la surface, cet effet etant lie a la presence des contraintes de compression biaxiales. Ainsi, la chimie d'implantation, qui necessite des lacunes de compensation de charges, ne serait pas favorisee. Les contraintes sont liees a la presence des defauts qui, dans le cas du mgo, sont charges. Il est montre qu'une post-irradiation avec des he de 2 mev des couches implantees en nb ou en kr met en mouvement ces defauts. La perte d'energie electronique des he, majoritaire lors de la traversee des couches implantees, est responsable de cet effet et de la relaxation de 50% des contraintes d'implantation mesurees par microindentation. La post-irradiation des couches implantees induit une meilleure stabilite mecanique sous ondes de cavitation. Une application a la microlithographie est proposee