3. Techniques avancées
3.1 RHEED
Le RHEED (Reflection High Energy Electron Diffraction) est une technique de diffraction électronique en incidence rasante. Elle permet d’étudier in situ de nombreux phénomènes de surface comme la structure cristalline, les réorganisations de surface, la vitesse et le mode de croissance, la variation des paramètres de maille et l’évolution de la rugosité de la surface. Un faisceau d’électrons de 5 à 100 keV est envoyé sur la surface à étudier en incidence rasante (angle inférieur à trois degrés). Les électrons sont alors diffractés par les atomes de surface (quelques couches atomiques), et forment un diagramme de diffraction observé sur un écran phosphorescent et pouvant être analysé grâce à une caméra.
Le RHEED est souvent accompagné d’un système de pompage différentiel permettant une utilisation sous pression partielle d’oxygène par exemple, et d’un porte-substrat orientable permettant d’ajuster l’azimut, le tilt (l'angle d'incidence) et la profondeur de l’échantillon. La caméra permet de prendre des clichés des diagrammes de diffraction (figure 5) et de réaliser des analyses poussées. Ainsi, certains logiciels rendent possible le suivi dans le temps de l’intensité de la tache spéculaire. Dans le cas d’une croissance 2D suivant le mode de Franck van der Merwe, on observe une oscillation périodique de l’intensité au fur et à mesure que l’épaisseur du dépôt augmente, où chaque oscillation correspond au dépôt d’une monocouche (figure 6). La nucléation d’un grand nombre d’îlots réduit l’intensité de l’onde diffractée, tandis que la coalescence de ces îlots conduit à un maximum d’intensité. L’augmentation progressive de la rugosité peut conduire à une atténuation puis à une extinction de l’oscillation. Cette technique permet de contrôler l’épaisseur du dépôt en cours de croissance, ainsi que la terminaison de la dernière monocouche, ce qui par exemple est indispensable dans le cas des gaz bidimensionnels d’électrons à l’interface LaAlO3/SrTiO3 ...
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