Préparer une surface métallique – îlots isolants (NaCl ou oxyde)
Picotechnologies : des technologies pour l'échelle atomique

Imaginer une surface plane à l'échelle macroscopique ne revient pas au même que de la concevoir à l'échelle nanoscopique. En effet, au niveau de précision auquel les picotechnologies interviennent, il faut réaliser des surfaces atomiquement planes. De plus, l'orientation cristallographique a également son importance  : une surface avec un arrangement atomique trigonal (par exemple une surface (111)) n'aura pas les mêmes propriétés électroniques qu'une surface avec un arrangement atomique tétragonal (typiquement une surface (100) ou (110)).

• Il est possible d'acheter auprès de compagnies spécialisées des substrats métalliques avec une structure déterminée. Cependant, un traitement particulier est nécessaire pour pouvoir disposer de terrasses suffisamment grandes (figure 6) et pour retrouver l'orientation choisie en volume. En d'autres termes, il faut provoquer le déplacement des atomes de surface afin qu'ils retrouvent un arrangement épitaxié le plus cohérent possible avec les atomes du volume.

  Ce traitement s'effectue généralement par une série de cycles de recuit et de trempe (600 et 850 K), conjugués à un bombardement d'ions argon (d'énergie comprise entre 500 eV et 2 keV). Ces cycles sont répétés jusqu'à ce qu'aucune trace de contamination (par exemple du soufre pour un cristal de cuivre) ne soit plus détectable en spectroscopie Auger. Cette procédure conduit à des terrasses atomiquement planes dont la largeur s'étend typiquement entre 10 et 250 nm séparées par une marche mono-atomique.

• Pour les substrats semi-conducteurs, les choses se présentent différemment. Les semi-conducteurs classiques ont une structure cristallographique de type diamant, c'est à dire que chaque atome est entouré de quatre voisins placés au sommet d'un tétraèdre . La formation d'une surface rompt la tétravalence et libère une liaison pendante pour les atomes en surface. Il y a donc une réorganisation des atomes de façon à minimiser l'énergie de surface. Ainsi, plusieurs types d'arrangements peuvent être réalisés selon la température à laquelle on prépare l'échantillon.

  Sur les surfaces métalliques et les dimères d’adatomes

  Approche scientifique des surfaces. Caractérisation et propriétés,  de G. Bézauger et H. Mazille

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