Etude du phénomène d'interdiffusion atomique dans des multicouches nanométriques métal/métal et métal/ semi-conducteur induit par irradiation aux ions lourds.
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Date
2022
Authors
Journal Title
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Volume Title
Publisher
Université 20 Août 1955-Skikda
Abstract
Dans le présent travail, nous avons étudié le mélange par faisceau d’ion et la croissance
des grains induits dans la multicouche [Au/Ni]×5/Si par une irradiation d'ions Xe de 500 keV à
différentes valeurs de fluence, en utilisant la microscopie électronique à balayage d'émission de
champ (FESEM), la diffraction des rayons X (XRD) et Rétrodiffusion de Rutherford (RBS). La
croissance des grains induite par les ions a été mise en évidence à l'aide de l'analyse FESEM et
comparée avec succès aux expériences précédentes (littérature) et aux modèles théoriques. La
RBS a montré un mélange total pour la fluence ionique la plus élevée et une pulvérisation
significative de la surface (érosion). Les mesures XRD ont offert un excellent moyen d'éclaircir
la cinétique de mélange par faisceaux d'ions et la formation de nouvelles phases. Les calculs du
modèle de la pointe thermique combinés aux résultats expérimentaux disponibles dans la
littérature sur les taux de mélange nous ont permis d'estimer la diffusivité et d'examiner la
validité de l'inter-diffusion à l'état liquide. Pour le cas d’irradiation avec des ions Xe d’énergie
de 500 keV, la diffusivité atomique a été estimée à 1.86 × 10-3 cm2/s. En ce qui concerne
l'irradiation par des ions rapides de Au de 100 MeV, les résultats XRD ont exclu la formation
de nouvelles phases et la taille des grains n'a pas changé après l'irradiation, même pour la
fluence ionique la plus élevée, comme en témoignent les images FESEM. Ces résultats sont en
bon accord avec la simulation dans le cadre du modèle de la pointe thermique inélastique, qui
ne prévoyait aucune transition de phase solide à liquide pour les multicouches irradiés par des
ions Au de 100 MeV, et donc aucun mélange d'Au et de Ni aux interfaces, en bon accord avec
les résultats expérimentaux.