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Taillan, Christophe. Structuration dynamique du substrat lors de la croissance épitaxiale

Taillan, Christophe (2012). Structuration dynamique du substrat lors de la croissance épitaxiale.

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Résumé en francais

Dans les composants à base de semi-conducteurs ou métalliques, la réduction des zones actives à des dimensions nanométriques conduit à une amélioration de leurs performances.Ainsi, les propriétés de confinement quantique des ilots et boîtes quantiques semiconductrices ont ouvert de nouvelles voies pour la réalisation des composants optoélectroniques et photoniques. De la même manière pour les composants métalliques, la réduction des zones magnétiques actives permet d'améliorer considérablement le stockage de l'information. La bonne qualité de ces nouveaux composants passe par un contrôle fin de répartition spatiale et de la distribution en taille des structures ainsi créées. Le procédé habituellement utilisé, pour la réalisation de ces nanostructures, est la croissance épitaxiale. Un des objectifs actuels est d'utiliser les propriétés d'auto-organisation des atomes ou îlots sur le substrat qui évitent de recourir à des masquages ou des lithographies coûteuses. Dans ce cadre, différentes techniques comme la croissance Stranski-Krastanov et l'utilisation de réseaux de dislocations enterrées tirent parties des propriétés élastiques des matériaux. Cette thèse propose l'étude théorique d'une approche alternative qui permettra un contrôle fin de la position et de la distribution en taille des nanostructures : par analogie avec la formation des figures de Chladni à l'échelle macroscopique, nous proposons d'étudier l'effet d'une vibration acoustique stationnaire à la surface d'un substrat lors la croissance épitaxiale. La diffusion d'un adatome sur la surface libre d'un substrat cristallin soumis à une vibration acoustique stationnaire unidimensionnelle est étudiée par des simulations de dynamique moléculaire. La probabilité de trouver l'adatome au voisinage des ventres de déplacement transversaux du substrat est significativement supérieure à celle de le trouver dans le voisinage d'un nœud. L'effet de l'onde est étudié en fonction de l'amplitude, la fréquence et la direction de l'onde, de la surface du substrat et de la température. Dans une deuxième partie, un modèle unidimensionnel de la diffusion d'un adatome sur un substrat soumis à une onde stationnaire est résolu analytiquement. Cette étude permet de retrouver et de mieux comprendre les résultats obtenus par les simulations. Une troisième partie présente les résultats obtenus pour la diffusion d'agrégats sur une surface. Les résultats sur les très petits agrégats sont analogues à ceux obtenus pour la diffusion atomique. Des calculs préliminaires sur de plus gros agrégats obtenus par démouillage d'une surface montrent que ceux-ci peuvent se positionner préférentiellement dans le voisinage des ventres ou des nœuds de l'onde selon la phase solide ou liquide de l'agrégat.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Combe, Nicolas
Morillo, Joseph
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales (CEMES), UPR 8011
Mots-clés libres :Auto-organisation - Croissance épitaxiale - Diffusion de surface - Nucléation - Ondes acoustiques stationnaires - Démouillage - Équation de Langevin - Simulations dynamique moléculaire
Sujets :Physique
Déposé le :18 Feb 2013 12:15