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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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5. Transitions de phase
La surface d’un matériau solide peut présenter plusieurs états structuraux stables ou métastables, selon les conditions. La surface peut donc être le siège de changements de phases qui sont souvent originaux par rapport au matériau massif du fait de sa dimensionnalité réduite.
5.1 Déconstruction
Lorsqu’on augmente la température d’une surface solide reconstruite, on active les processus de création de défauts, ce qui conduit à un désordre de surface. C’est ainsi que l’on peut comprendre la disparition de la reconstruction de certaines surfaces à haute température. La transformation réversible de la reconstruction 7 × 7 vers la structure apparente 1 × 1 de la surface (111) du silicium est décrite comme la disparition des fautes d’empilement et des dimères de la reconstruction, remplacés par un quart de monocouche d’adatomes désordonnés recouvrant un plan (111) non perturbé.
HAUT DE PAGE5.2 Ordre-désordre à la surface d’alliages
La surface d’alliages ordonnés peut présenter une transition ordre-désordre différente de celle du matériau massif induite précisément par la présence de la surface. L’alliage Cu3Au révèle, par exemple, une transition du 1er ordre à 663 K entre une structure massive ordonnée et une structure désordonnée dans laquelle les atomes Cu et Au occupent de façon aléatoire les sites du réseau cristallin. Pour un cristal Cu3Au présentant une surface (001), le désordre s’installe à des températures inférieures à celle de la transition massive dans les couches de surface jusqu’à une profondeur qui croît continûment lorsque l’on augmente la température. On parle de désordre induit par la surface.
HAUT DE PAGE5.3 Transition rugueuse
À l’échelle macroscopique, la transition rugueuse se manifeste par la disparition des facettes planes d’un cristal à l’équilibre thermodynamique qui sont remplacées par des parties arrondies ou rugueuses. Cela peut se comprendre par la disparition...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Reports on progress in Physics. - Vol. 57, 10 Institute of Physics Publishing (1994).
-
(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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