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Rémi Daudin

Formation et surfusion de gouttes d'alliage eutectique AuSi sur substrats de Si : étude in situ par rayonnement synchrotron X

Publié le 10 février 2012


Thèse soutenue le 10 février 2012 pour obtenir le grade de docteur de l'Université de Grenoble - Spécialité : Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement

Résumé :
Les nanofils (NF) de semi-conducteur (SC) sont des objets possédant des propriétés très intéressantes pour la fabrication de futurs composants électroniques à l'échelle nanométrique. Ils sont élaborés grâce à l'utilisation d'un catalyseur métallique (Au) formant un point eutectique profond en s'alliant à la phase SC (Si) permettant la germination et la croissance du NF à basses températures. Ce travail a pour but l'étude de la formation, de la structure et du comportement de ces gouttes d'alliage eutectique en interaction avec le substrat dont les propriétés futures du NF vont dépendre. L'étude a été menée in situ, par utilisation du rayonnement synchrotron qui est un outil parfaitement dédié à la caractérisation de structures à l'échelle atomistique. Les gouttes d'eutectique ont été obtenues par le démouillage d'un film d'or. L'étude de ce procédé a révélé des changements dans les relations d'épitaxies entre l'or et le silicium. Les gouttes ainsi formées sont accompagnées d'une couche de mouillage, se révélant être une reconstruction de surface, dont les conditions de formation ainsi que la structure atomique ont été déterminées. Lors du refroidissement, une augmentation des effets de surfusion a été observée en présence de cette reconstruction et sont expliqués par la structure même de cette dernière qui semble stabiliser l'état liquide. Des expériences similaires ont été faites sur d'autres systèmes (Au-Ge, Al-Si) et une synthèse a été réalisée pour comparer les connaissances actuelles sur le ce sujet avec les résultats de ce travail.

Jury :
Président : M. Jean-Marie Dubois
Rapporteur : M. A. Lindsay Greer
Rapporteur : M. Harald Reichert
Examinateur : M. Yves Garreau
Examinateur :  M. Joël Chevrier
Directeur de thèse : M. Gilles Renaud
Directeur de thèse : M. Alain Pasturel
Co-Directeur de thèse : M. Tobias Schülli

Mots clés :
Diffraction X, Reconstruction de surface, Solidification, Eutectique, Croissance catalytique, Nanofils de silicium

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