Etude de dépôts ultra-minces de molybdène sur TiO#2 (110) : influence de la stœchiométrie de la surface

Study of molybdenum ultra-thin films deposited on tio#2 (110) : influence of the surface stoichiometry

• Auteur / Autrice : Sylvain Petigny
• Direction : Alexis Steinbrunn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couches minces

Oxydoréduction

Oxyde de titane

Molybdène

Stoechiométrie

Croissance cristalline

Résumé

Différentes stœchiométries de la surface TiO#2 (110) ont pu être préparées par recuits et bombardements ioniques : - des surfaces parfaitement stœchiométriques (recuits in situ a 600°C sous O#2), - des surfaces fortement réduites par pulvérisation préférentielle de l'oxygène lors de bombardements d'ions ar#+ (présence de lacunes anioniques, de titane Ti#3#+ et Ti#2#+), - des surfaces non réduites mais présentant un déficit en oxygène et en titane (deux lacunes d'oxygène pour une lacune de titane) suite à des bombardements O#2#+. Sur ces trois types de surfaces, différentes épaisseurs de molybdène (de 0,1 a 5 monocouches équivalentes) ont été déposées et caractérisées in situ par AES et XPS et ex situ par AFM et diffraction d'électrons en incidence rasante. Quelle que soit la stœchiométrie de surface du substrat, les dépôts de molybdène conduisent à la formation de trois monocouches amorphes de molybdene oxyde (degre d'oxydation < 4) puis a la croissance de cristaux de molybdène métallique de structure cubique centrée ne présentant pas d'orientations préférentielles (mode de croissance du type Stranski-Krastanov). Par ailleurs, la formation des trois premières monocouches s'accompagne d'une reconstruction de l'interface conduisant au nivellement complet de la rugosité initiale de la surface du substrat. Ce nivellement de la rugosité de la surface favorise alors l'édification des ilots en permettant la diffusion superficielle des atomes de molybdène nouvellement déposés. L’existence d'échanges électroniques entre le dépôt et le substrat a également été mise en évidence lors de la formation des monocouches et ce, quelle que soit la stœchiométrie initiale de la surface du substrat. Néanmoins, dans le cas d'une surface stœchiométrique avant dépôt, la réduction induite par le molybdène se limite à la zone interfaciale, tandis que dans le cas d'une surface initialement sous-stœchiométrique, cette réduction se propage plus profondément dans l'oxyde.