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Auteur(s)
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Jean-Marc GAY : Docteur ès Sciences - Chargé de recherche – Centre de recherche sur les mécanismes de la croissance cristalline CNRS – Marseille Luminy
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les surfaces des solides constituent aujourd’hui des formes de la matière condensée qui peuvent présenter un intérêt technologique de première importance autant dans le domaine de l’électronique, de l’optique ou du magnétisme, que dans celui de l’adhésion ou de la tribologie, ou bien de la catalyse. La structure particulière des surfaces solides mérite d’être précisément contrôlée pour une bonne compréhension des phénomènes qui s’y produisent. Le terme de structure est ici considéré dans un sens large et inclut autant la cristallographie de surface que la morphologie à une échelle micrométrique et submicrométrique. Le but de cet article est de présenter les principaux effets structuraux que l’on rencontre à la surface des matériaux solides. Le lecteur se reportera pour les notions de cristallographie de volume ou de surface aux articles spécialisés de ce traité. De même, les techniques expérimentales utilisées dans les études structurales de surface seront mentionnées ici par l’usage que l’on peut en faire et leur intérêt ; le lecteur trouvera le principe de ces techniques dans les articles qui leur sont consacrés dans le traité Analyse et Caractérisation.
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6. Structures artificielles
Les techniques de microscopie en champ proche reposent sur le balayage d’une pointe pratiquement en contact avec la surface. La proximité très intime de la pointe et de la surface peut entraîner des modifications locales, à l’échelle atomique, de la structure de la surface. Ces modifications sont occasionnelles et généralement à éviter dans l’enregistrement d’images de la structure de surfaces. On peut, par contre, employer l’interaction très forte entre la pointe et la surface pour modifier intentionnellement une structure locale. Il est aisé de comprendre combien une pointe de microscope à effet tunnel peut perturber une surface, si l’on considère que les champs électriques entre pointe et surface sont typiquement de 107 à 108 V · cm–1 et que, bien que les courants tunnel ne soient que de quelques nanoampères, la densité de courant associée est de l’ordre de 107 A · cm–2.
6.1 Manipulation atomique
La présentation en 1990 du mot « IBM » écrit en ayant placé cote à côte des atomes de xénon manipulés à l’extrémité d’une pointe de microscope à effet tunnel, a réellement marqué le point de départ d’une révolution dans l’élaboration de nanoobjets. Ce type de manipulation [18] [19] [20] permet aujourd’hui de déplacer des atomes, que l’on peut apporter sur une surface ou extraire individuellement de la surface d’un matériau. Un des aspects séduisants de l’utilisation du microscope à effet tunnel réside dans la possibilité de manipuler et en même temps de visualiser le résultat de la manipulation.
La figure 7 montre un assemblage de 28 molécules de monoxyde de carbone sur une surface de platine, réalisé par manipulation de ces molécules par la pointe d’un microscope à effet tunnel.
6.2 Nanolithographie
La possibilité de déplacer individuellement des atomes peut être élargie à des processus...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Reports on progress in Physics. - Vol. 57, 10 Institute of Physics Publishing (1994).
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(2) - Surface science. - Vol. 299/300, Elsevier Science, North Holland (1994).
-
(3) - Le journal du CNRS. - Numéro 65 (1995).
-
(4) - Clefs, - revue trimestrielle du Commissariat à l’Énergie Atomique, numéro 23 (1992).
-
(5) - MONCH (W.) - Semiconductor surfaces and interfaces. - Springer Series in Surface Sciences-Springer (1995).
-
(6) - Structure and dynamics of surfaces II. - Éd. W. Schommers et P. von Blanckenhagen, Topics in current physics. Springer-Verlag (1987).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Cristallographie géométrique.,
-
Radiocristallographie.
-
Microscopie à sonde locale.
-
Microscopie électronique à balayage.
-
Microscopie électronique en transmission.
-
Spectroscopie des électrons Auger.
-
...
ANNEXES
Livres et revues
Surface segregation, related phenomena. - Éd. P. A. Dowben et A. Miller, CRC Press (1990).
Surfaces et interfaces of solids. - Éd. H. Lüth, Springer-Verlag (1993).
Les perspectives ouvertes en nanotechnologie par manipulation atomique sont décrites par
BALL (P.) - GARWIN (L.) - * - Nature 355, p. 761 (1992).
ZEPPENFELD (P.) - EIGLER (D.) - * - La Recherche 241, p. 360 (1992).
GREY (F.) - * - Advanced Materials, 5, p. 704 (1993).
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