Formation de siliciures par réaction à l'état solide de films ultraminces de silicium sur des substrats métalliques (Si/Cu(001), Si/Ni(111)) - Etude structurale et cinétique

Selicides formation by state solid reaction between an ultrathin silicon films and a metallic substrates (Si/Cu(001), Si/Ni(111)) - Kinetic and structural study

• Auteur / Autrice : Boubekeur Lalmi
• Direction : Christophe Girardeaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des matériaux
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie de photoélectrons

Microscopie tunnel à balayage

Spectroscopie électronique

Électrons de faible énergie -- Diffraction

Ségrégation (métallurgie)

Diffusion (physique)

Croissance cristalline

Siliciures

Nickel

Cuivre

Silicium -- Couches minces

Résumé

Ce travail porte sur l'étude des premiers stades de la formation des siliciures par réaction à l'état solide de dépôts ultraminces de silicium sur des substrats métalliques monocristallins (Cu(OO1), Ni(111)). Les deux systèmes modèles choisis (Si/Ni, Si/Cu) se caractérisent par une forte tendance à l'ordre, des solubilités limites importantes du Si dans le métal et une très forte tendance à la ségrégation superficielle du Si. Notre approche consiste à déposer deux sortes de films ultraminces de Si (~ 1 monocouche ou 5 monocouches) à température ambiante et ensuite à réaliser des expériences de dissolution (diffusion à l'état solide). A travers les cinétiques de dissolution, en couplant différentes techniques d'analyse de surface (AES, LEED, PES et STM) nous avons pu, d'une part, caractériser d'un point de vue cinétique et structural les composés 2D qui se forment lors de la dissolution d'une monocouche et, d'autre part, nous avons mis en évidence la formation séquentielle de deux composés 3D dans le cas de la dissolution de dépôts de l'ordre de 5 MC.

This work concerns the study of the first stages ofsilicides formation by solid state reaction between an ultra thins silicon deposits and a metallic single-crystal substrates (Cu (001), Ni (111)). Both model systems chosen (Si/Ni, Si/Cu) are characterized by a huge tendency to the order, an important solubility of silicon in the metal and a very strong tendency to the superficial segregation of Si. Our approach consists in depositing a two kinds of ultra thins silicon films (~ 1 monolayer or 5 monolayers), and then realizing experiments dissolution (diffusion at solid state). Through the dissolution kinetics monitored using various sensitive surface techniques (AES, LEED, PES and STM,) we determined, in the first time, the structural and kinetic properties of the 2D compounds which form during the dissolution of one monolayer and, on the other hand, we succeed to put in evidence the sequential formation of two 3D compounds in the case of the dissolution of ticks silicon deposits (~5MC).