De plus, une phase polycristalline est présente dans ce diagramme
IV. D. FILMS MINCES D'ORIENTATION NON PRINCIPALE
I---Tableau XIX - Nucléation de NiO sur filins Ni (ÏIO)
Numéro d'oxydation Exposition (I0“^torr.min) Densité des germes (cm“2)
Diamètre moyen des germes (A) Recouvrement superficiel (%) c 60 4 10^ 200 1,6 e 60 6,5 10^° 300 58,5
g
60 2 10^° 300 18IV.D. FILMS MINCES D'ORIENTATION NON PRINCIPALE
1°) Support
Quelques films déposés sur NaCl (111) ont développé après oxydation une orien tation différente de celle du substrat (évaporations 108 et 109 : tableau,XIV). Nous présentons dans ce chapitre quelques exemples de ces changements d'orientation, ainsi que les résultats des oxydations de ces films.
2°) Résultats des oxydations
a. Oxydation 108/53
On peut relever dans le diagramme de la figure 139 deux directions cristallogra phiques perpendiculaires :
[110] 1 [1Ï3]
ce qui permet d'identifier le plan (332) du métal.
A 18° environ de part et d'autre de l'axe [1Î3], le diagramme comprend encore deux taches, à r = 34,6 mm. Elles correspondent aux pôles de projection des familles de plans [420} , et font entre elles des angles de 36°30' environ. Elles forment avec les taches {220} un deuxième diagramme de diffraction, d'orientation (221)(fi gure 139b). Ces deux familles de plans forment avec le plan (111) des angles de :
(îll) - (332) : 10° 01' 29" et (îll) - (221) : 15° 47' 35"
tandis que les familles de plans (332) et (221) ne forment entre elles qu'un angle de 5° 46' 05". Ces deux familles de plans étant pratiquement coplanaires, la pré sence simultanée de leur réseau réciproque dans le diagramme 139 peut être expliquée
de deux façons :
- soit le film s'est écarté, en cours d'oxydation de son orientation initiale (111) vers une orientation proche de celles observées;
- soit le support NaCl a été, au co\irs du traitement, écarté de la direction [ïll] vers une orientation intermédiaire entre [332] et [221], soit de 12°30' environ.
L'écart nécessaire à la direction [ïll] est faible, eu égard aux différentes opérations subies par le support : l'orientation aux R.X, le découpage du cristal NaCl à la scie chimique et enfin le polissage mécanique sur papier métallographi- que peuvent introduire une erreur de quelques degrés dans l'orientation du s\ab- strat. De plus, si l'on tient compte de l'éventuelle non-planéité du film sur la grille, dont la surface des mailles est énorme par rapport à celle des bords de la grille, on peut comprendre aisément la présence de deux diagrammes diffé rents, en zone autour de l'axe
[llo],
à + 2°30' environ du plan moyen du film. L'épitaxie de l'oxyde n'est révélée que par la diffraction secondaire des fais ceaux {220} du métal :- six taches {200} de NiO sont centrées autour de chaque tache {220} du métal; quatre sont placées dans les directions passant par la tache {220} et par la tache {313}, c'est-à-dire dans les directions <335>. Les deux dernières sont sur les directions <113>. Or les rangées d'axes <533> et <113> font entre el les des angles de 59°37', tandis que les rangées d'axes <533> du plan (332) font entre elles un angle de 60°46'. Les six taches {200} de l'oxyde forment donc des angles très proches de 60°.
- six taches {400} de l'oxyde sont disposées de la même façon que les taches
{200}.
En microscopie électronique, le film apparaît formé d'îlots soudés, entre lesquels subsistent des zones de contraste plus clair, qui pourraient être des craquelures produites aux endroits de contact entre germes, au moment du décol lement ou du repêchage du film sur grille (figures 140 et 141). Quelques édifices plus sombres se détachent sur le film, mais l'absence de toute régularité morpholo gique ou d'orientation préférentielle empêche de les identifier de manière cer taine à des germes d'oxyde.
b. Oxydation 108/55
Dans cette expérience, la recristallisation du film s'est opérée avec un changement beaucoup plus net d'orientation ; le diagramme de diffraction de la figure 142 a été pris avec le faisceau d'électrons parallèle à l'azimuth [Ï12]. Des taches de micromacle apparaissent nettement dans les directions <311>.
L'oxyde est présent sous forme d'anneaux ponctués {200} peu intenses, centrés au tour des taches {lll}, {220} et {311} du nickel.
120.-En microscopie électronique, la structure granuleuse du film apparaît très nettement (figure 143). Un réseau d'amincissements subsiste entre les grains partiellement reliés par des "ponts" de matière. Lorsque le gros sissement du microscope est poussé (figure 144), des îlots sombrent appa raissent, disséminés à la surface de l'échantillon, donnant naissance à un réseau de franges de Moiré, dont la présence révèle l'existence, d'un film épitaxique continu d'oxyde, à la surface de l'échantillon (figure 145). D'autres zones du film montrent un développement relativement important des germes d'oxyde : la figure 146 confirme la présence de germes d'oxyde
°
10
de diamètre moyen de l'ordre de 200 A, et de densité égale à 5.10 germes.
-2
cm . La croissance de l'oxyde s'étend donc sur 20 % environ de la surface du film.. La microphotographie 147 permet d'observer la forme caractéristi que de quelques germes.
c. Oxydation 108/56
Le diagramme de diffraction électronique (figure 148) est caractéris tique de l'orientation (Î12), inclinée de 19°30' par rapport au plan (ïll). Le film est maclé : 4 taches entourent chaque tache principale; les direc tions joignant ces taches satellites à la tache qu'elles entourent sont du type <113>. Quelques taches apparaissent au centre du diagramme, en-deçà
O
des taches {111}. Leur paramètre étant de 3,1 A, nous les avons identifiées comme des taches interdites
{llo}
de l'oxyde. Avec un faible anneau tacheté{200} autour des taches {220}, {311} et {42Cj du métal, ce sont les seules traces d'oxyde relevées dans ce diagramme.
De nombreux germes sont visibles sur les microphotographies 149 et 150.
lO 2
Leur densité est évaluée à 4.10 germes par cm de film. Avec un diamètre O
moyen de 300 A, ils recouvrent 36 % de la surface du film métallique.
Leurs formes régulières apparaissent nettement dans les figures 151 et 152 ; losanges, parallélipipèdes ou troncs de cône.
d. Oxydation 109/62
Cet échantillon donne un diagramme de diffraction comparable à celui de l'expérience précédente : une orientation (Î12) du nickel bien marquée, des taches de macle dans les directions <113>, et quelques taches {llO} comme seules traces d'oxyde (figure 153).
La microdiffraction localisée (figure 154) montre un diagramme mixte : en plus des taches principales appartenant au plan (111) du nickel, il ap paraît au centre du diagramme un superréseau d'oxyde NiO, de structure hexa gonale, répondant à la relation épitaxique <100> . // <123> ..