Proprietes et controle a l'echelle atomique du carbure de silicium cubique : reconstructions de surface et nanostructures unidimensionnelles de si et de c

• Auteur / Autrice : VINCENT DERYCKE
• Direction : Patrick Soukiassian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Le carbure de silicium est un semiconducteur a grande bande interdite ayant un tres fort potentiel pour des applications en electronique haute temperature, haute puissance et haute frequence. Mais l'etat actuel des connaissances concernant le sic est loin d'egaler celui des autres semiconducteurs, notamment en ce qui concerne les surfaces. Ce travail est consacre a l'etude des proprietes structurales et electroniques et au controle a l'echelle atomique de la surface (100) du sic cubique qui peut presenter de tres nombreuses reconstructions ainsi que des nanostructures de si et de c. L'utilisation de la photoemission utilisant le rayonnement synchrotron et de la microscopie a effet tunnel a permis de progresser dans la connaissance des surfaces riche en silicium, terminee silicium et terminee carbone, ainsi que des lignes atomiques de silicium. La premiere etude stm de la surface terminee carbone a permis de decouvrir une transition sp-sp3 donnant naissance a de nouvelles nanostructures 1d : des chaines de dimeres de carbone. Le controle de ces surfaces permet l'etude de leur interaction avec des absorbats. L'utilisation de l'hydrogene permet de preparer des surfaces hydrogenees et ordonnees a l'echelle atomique. Cette etude met en evidence la metallisation induite par l'hydrogene d'une des reconstructions. Elle revele egalement d'importantes differences de reactivite entre les surfaces, permettant l'hydrogenation selective de la surface supportant les lignes atomiques de silicium. Par ailleurs, l'utilisation d'un metal alcalin a confirme ces differences de reactivite. Ce travail montre que l'adsorption de potassium metallise certaines surfaces tandis que d'autres restent semiconductrices. Ceci permet la metallisation selective de l'espace situe entre les lignes de silicium formant des bandes metalliques separees par des lignes atomiques. La possibilite de moduler la distance entre lignes permet ainsi la formation de systemes conducteurs modeles purement 1d.