Étude de l'évolution thermique de surfaces vicinales de monocristaux d'alumine α : réalisation de substrats gabarits pour l'élaboration de nanostructures auto-organisées

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

nanomatériaux, alumine, substrats, traitement thermique

Mots-clés

Alumine - Thèses et écrits académiques,

Nanostructures - Thèses et écrits académiques,

Traitement thermique - Thèses et écrits académiques,

Microscopie à force atomique - Thèses et écrits académiques,

Diffusion centrale - Thèses et écrits académiques

Les systèmes nanostructurés comportant des îlots hétéroépitaxiés synthétisés sur des surfaces d'oxyde présentent un grand intérêt fondamental et technologique. Dans de tels systèmes, le contrôle de l'organisation, de la forme et de la taille des îlots est d'une importance primordiale puisque ces caractéristiques déterminent les propriétés physiques finales. L'utilisation des surfaces vicinales, présentant des marches périodiques semble être une méthode intéressante pour pouvoir auto-organiser des nanoparticules à la surface d'un substrat. Ce travail est consacré à l'étude approfondie du comportement des marches de surfaces vicinales de saphir sous traitement thermique. L'un des objectifs de ce travail est d'identifier des situations où les surfaces structurées sont suffisamment stables pour être utiliser comme substrats gabarits. Les substrats ont été traités à des températures allant de 1000 à 1500°C pendant des durées de 0,5 à 64 h et sous différentes atmosphères (air, neutre et saturée en oxygène). La morphologie des surfaces a été suivie par microscopie à force atomique (AFM) et diffusion centrale sous incidence rasante (GISAXS). L'observation de ces surfaces a permis de distinguer deux morphologies de surface : la première correspond à une mise en ordre monodimensionnelle des marches et la seconde morphologie à une mise en ordre bidimensionnelle. Au cours de ce travail, nous avons d'une part montré que l'on peut contrôler la structuration des marches en fonction des conditions du traitement thermique et de l'angle de taille et d'autre part discuté les mécanismes de diffusion et de mise en ordre des marches.