Pressure-induced phase transitions in amorphous materials : germanium and silicon-germanium alloys

• Auteur / Autrice : Federica Coppari
• Direction : Andrea Di Cicco, Alain Polian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transitions de phases

Matériaux -- Effets des hautes pressions

Semiconducteurs amorphes

Résumé

Cette thèse présente des mesures de spectroscopie Raman, d'absorption des rayons X et de diffraction des rayons X sous haute pression en cellule à enclumes de diamant dans deux semiconducteurs amorphes: le germanium et les alliages silicium-germanium (concentration de Si environ 75%). L'étude des systèmes amorphes sous haute pression présente un grand intérêt en ce qui concerne la physique fondamentale et appliquée. Notamment, l'application d'une pression externe peut induire des transitions de phase entre deux différentes structures amorphes caractérisées par différentes valeurs de densité (``polyamorphisme''). L'étude à haute pression dans le germanium amorphe a montré qu'il y a une forte connexion entre sa morphologie et les transitions de phase subies. Une possible transition vers une phase amorphe métallique plus dense a été observée à 8 GPa dans l'échantillon le plus homogène, suivie par la cristallisation dans une structure tétragonale. Ces transitions sont réversibles et la structure amorphe réapparaît à la décompression, en passant, dans l'échantillon plus homogène par une phase cristalline métastable. Les mesures sous haute pression dans l'alliage a-SiGe ont montré qu'elle cristallise dans une structure quadratique à partir de 12 GPa. La cristallisation avance assez graduellement et une coexistence de phase amorphe-cristal est observée. A partir de 22 GPa on observe une nouvelle structure cristalline identifiée avec l'hexagonale simple. Cet étude n'a pas montré d'évidence de transition amorphe-amorphe. A la décompression on observe aussi la «réamorphisasion» de l'échantillon et la structure obtenue semble être caractérisée par un degré de désordre plus élevé.