Morphologie de surfaces vicinales de metaux purs et d'alliages : stabilite et rugosite. experiences et modelisations

• Auteur / Autrice : Éric Le Goff
• Direction : Bernard Legrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Pour les applications technologiques impliquant des proprietes de surface, il est necessaire de comprendre et de maitriser les phenomenes de rugosite et d'instabilite de surface des cristaux de metaux purs et d'alliages. Dans ce but, trois surfaces ont ete etudiees experimentalement : cu(1,1,5), cu 8 3pd 1 7(1,1,5) et cu 3au(1,1,11). La face cu(1,1,5) a ete etudiee par stm (scanning tunneling microscopy) a temperature variable entre 300 k et 365 k. Nous avons observe, dans toute la gamme de temperature exploree, que cette surface est stable et non rugueuse. La comparaison des resultats experimentaux avec des simulations monte carlo a permis de determiner la constante d'interaction entre marches a = 100 k (interaction elastique entre marches en a/l 2) et l'energie de formation de crans en bord de marches e k = 1430 k. La determination de la temperature de transition rugueuse du cu(1,1,5) nous a conduit a etendre ce resultat en calculant le diagramme de phases des faces vicinales dans l'espace des parametres (a, e k et angle de coupe). Ce diagramme de phases complet (a>0, a<0) d'un systeme de marches en interaction a ete obtenu par la methode du cylindre (methode de la matrice de transfert avec conditions aux limites periodiques). Concernant les alliages, la face cu 8 3pd 1 7(1,1,5) a ete etudiee par stm a temperature ambiante. Cette face presente une structure formee de marches simples qui contraste avec la structure en marches appariees de la face cu 8 3pd 1 7(1,1,11), en accord avec les predictions theoriques. Enfin, la face vicinale de cu 3au(1,1,11) a ete etudiee par stm a temperature variable (entre 300 k et 700 k) et par diffraction d'helium. On observe, sur cette surface, que les marches s'apparient sous la temperature critique t c (=663 k), tandis qu'au-dessus de t c la surface presente une structure marches simples qui facettent. Ces resultats illustrent les multiples manifestations de l'influence de l'ordre chimique sur la morphologie de surface.