Recherche Avancée

Thèse soutenue

Changements de phases dans les films minces d'oxyde d'yttrium, Y₂O₃ induits par faisceau d'ions : influence du sous-réseau lacunaire d'oxygène

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Auteur / Autrice : Michaël Jublot
Direction : Rolly Jacques Gaboriaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Milieux denses, matériaux et composants
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Poitiers
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)
Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Résumé

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Ce travail présente l'étude des changements de phases induis par implantations ioniques dans les films minces d'oxyde d'yttrium Y₂O₃ déposés sur substrat de silicium. Ces films, caractérisés par microscopie électronique en transmission et diffraction des rayons X, sont initialement composés d'une phase majoritaire cubique désordonnée (Fm3m), et de phases cubique-C et monoclinique . Cette dernière phase, de forte densité, est susceptible de présenter une constante diélectrique plus élevée en vue d'applications dans les transistors MOS. Un des objectifs principaux est d'augmenter la proportion de la phase monoclinique dans les films minces d’Y₂O₃. La transformation cubique est optimisée pour des implantations aux ions xénon à 80°K sur des films de structure Fm3m. Sous une énergie d'implantation de 200 keV, un phénomène inattendu est observé assimilable à l'amorphisation de la phase cubique Y₂O₃. Selon les études menées en fonction de la dose d'implantation, les mécanismes de transformation nécessitent le passage par un état intermédiaire désordonné. Les caractérisations diélectriques montrent que la présence de la phase amorphe provoque une augmentation de la constante diélectrique alors que la phase monoclinique a l'effet inverse. Les relations de cohérence entre cubique et monoclinique sont étudiées sur des films épitaxiés sur SrTiO₃. A partir du cubique, la maille monoclinique adopte 48 orientations, gouvernées par la relation entre plans (222)Cub//(402)β. Le mécanisme de transformation proposé est basé sur le regroupement de lacunes anioniques selon (222)Cub, favorisé par le pré-désordre du sous-réseau lacunaire d'oxygène de la structure cubique initiale.