Défauts et déformations au sein de couches d'oxydes épitaxiées : étude par diffraction des rayons X en haute-résolution

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

oxydes, déformations (mécanique), rayons X (diffraction), épitaxie, zircone, cristallographie, microstructures

Mots-clés

Rayons XRayons X -- Diffraction,

épitaxie - Thèses et écrits académiques,

Relaxation des contraintes - Thèses et écrits académiques,

Oxydes - Thèses et écrits académiques,

Microstructure (physique) - Thèses et écrits académiques,

Cristaux -- Défauts - Thèses et écrits académiques

Ce travail concerne l'analyse microstructurale par diffraction des rayons X de couches épitaxiées d'oxydes. Dans cet objectif, nous avons mis en œuvre différentes techniques de diffraction des rayons X à la fois sur montage de laboratoire et au synchrotron. Un modèle combinant à la fois une description microscopique des effets de forme et de taille des cristaux constituant les couches et une description phénoménologique des effets de distorsions de réseaux a été développé afin de rendre compte des effets dus aux défauts microstructuraux les plus couramment rencontrés dans les couches épitaxiées. Deux systèmes oxydes ont été étudiés. Le premier est le système à fort désaccord de réseau ZrO2/MgO dont l'analyse a montré l'existence de deux sous-réseaux de dislocations d'interface. Le premier, présentant une symétrie carrée, est constitué de dislocations aléatoirement distribuées et se caractérise par une faible densité de dislocations. Le second responsable de l'accommodation des réseaux cristallins entre ZrO2 et MgO est constitué de dislocations périodiques dont la densité est élevée. Le second système étudié, SmNiO3/SrTiO3, se caractérise par un faible désaccord de réseau. L'analyse des cartographies de l'espace réciproque a permis de séparer la relaxation des contraintes d'origine mécanique de celle d'origine chimique. Les mécanismes associés, la formation de dislocations d'interface et de lacunes d'oxygène ont été mis en évidence par l'examen des profils transversaux d'intensité diffractée des couches et par le calcul de la valence du nickel. Finalement, une corrélation entre la relaxation des contraintes et les propriétés de transport électronique des couches a clairement été établie.