Thèse soutenue

Analyse interfaciale de films minces nanométriques
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Auteur / Autrice : Hina Verma
Direction : Philippe Jonnard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie analytique
Date : Soutenance le 20/10/2022
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie physique-matière et rayonnement (Paris ; 1997-....)
Jury : Président / Présidente : Anouk Galtayries
Examinateurs / Examinatrices : Ian Cameron Vickridge, Emmanuel Nolot
Rapporteurs / Rapporteuses : Franck Delmotte, Sylvie Harel

Résumé

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La formation de zones mixtes aux interfaces des couches lors du dépôt affecte fortement l'épaisseur et la composition chimique de la couche. Un autre problème est l'influence de la rugosité de l'interface sur la réflectivité du multicouche. Des études montrent que parfois dans les premiers stades de la formation du film, les couches minces forment des îlots isolés et de telles couches non continues entraînant une rugosité intercouche importante et une distorsion du motif d'interférence dans la structure multicouche. Par conséquent, une réalisation pratique réussie d'une réflexion élevée à partir de la multicouche nécessite une étude approfondie des processus de formation de film et des structures intercouches pour composer une conception optimale du miroir. Ainsi, il est indispensable de décrire précisément les intercalaires et d'avoir une information complète sur les interactions à la surface de l'empilement, entre chaque couche et au niveau de la couche inférieure et du substrat. Ainsi, une partie de la thèse est consacrée à l'étude des couches minces bicouches, tricouches et quadricouches Mg/Sc. L'étude est facilitée par l'introduction de couches Cr et ZrC comme couche de recouvrement et couche barrière. La couche de recouvrement empêche l'oxydation de la structure, tandis que la couche barrière, lorsqu'elle se trouve aux interfaces de Mg-sur-Sc et Sc-sur-Mg, doit empêcher le mélange des deux couches. L'idée derrière l'analyse individuelle des différents systèmes de couches est de caractériser et de recueillir des informations à partir de chaque interface. La caractérisation de ces systèmes se fait en utilisant la réflectivité des rayons X, le temps de vol - la spectroscopie de masse des ions secondaires et les techniques combinées de réflectivité des rayons X et de fluorescence des rayons X. Le système multicouche [Fe/Si]x25 a également été étudié à l'aide de la spectroscopie d'émission de rayons X (XES), un outil le mieux adapté à l'analyse des couches enterrées et des interfaces. Les spectres d'émission permettent d'étudier les interactions entre éléments dans les couches enterrées à partir de l'analyse de leurs états de valence. Par conséquent, (XES) s'est avéré fournir des informations sensibles sur l'environnement physico-chimique des éléments émetteurs dans les multicouches. Jusqu'à présent, XES a été appliqué dans la région des rayons X mous, énergie photonique ≤ 2 keV, pour étudier les couches enterrées et les interfaces. Ce travail vise à démontrer qu'une telle analyse peut être effectuée dans le domaine des rayons X durs (≥ 5 keV). L'analyse de la multicouche Fe/Si est tout à fait bénéfique, en raison de ses applications potentielles en microélectronique et en magnétisme.