IV.6 Étude expérimentale de la distribution angulaire de l’InP et du GaAs
6.2 La distribution angulaire du GaAs sous bombardement Cs +
L’étude s’est faite en bombardant une plaque de GaAs polie sur sa face pulvérisée. Pour mesurer l’évolution de la composition, nous faisons le rapport des signaux des agrégats AsCs+
FIG. IV.26 -Evolution du rapport des signaux InCs+ et PCs+ et de l’épaisseur déposée en fonction de l’angle d’émission pour l’InP bombardé par des ions Cs+ avec une énergie d’impact de 10 keV et un angle d’incidence de 60˚. La flèche indique la direction du faisceau d’ions.
6.2.1 En fonction de l’énergie d’impact
FIG. IV.27 -Distribution angulaire globale du GaAs pour un bombardement d’ions primaires de Cs+ avec un angle d’incidence de 60˚ par rapport à la normale à la surface en fonction de l’énergie d’impact. La flèche noire indique la direction du faisceau d’ions incident.
La figure IV.27 nous montre les distributions angulaires du GaAs, sans distinction élémen-taire, pour trois énergies de 2 keV, 5 keV et 10 keV avec un angle d’incidence de 60˚ par rapport à la normale à la surface. Nous constatons que la direction d’émission de la matière varie en fonc-tion de l’énergie d’impact. En effet, pour une énergie de 2 keV, l’angle d’émission préférentielle est à environ 15˚, puis il tend vers la normale à la surface de la cible lorsque l’énergie d’impact
est de 10 keV. Nous remarquons que la distribution pour 5 keV semble correspondre à une tran-sition entre les distributions pour les deux valeurs. La largeur de la distribution est beaucoup plus étroite pour 5 keV que pour les deux énergies extrêmes.
FIG. IV.28 -Evolution du rapport des signaux AsCs+ et GaCs+ en fonction de l’angle d’émission pour trois énergies d’impact. La flèche indique la direction du faisceau d’ions incident. Le rapport est normalisé tel que sa valeur moyenne soit égale à 1.
Nous pouvons observer les évolutions du rapport des signaux des agrégats d’AsCs+ et de GaCs+ en fonction de l’angle d’émission pour les trois mêmes énergies sur la figure IV.28. Il apparaît une décroissance du rapport des signaux d’As et de Ga lorsque nous tendons vers la direction spéculaire au faisceau incident. Des augmentations du signal d’As apparaissent pour les angles les plus obliques, mais elles se situent sur des zones où les épaisseurs deviennent très faibles. Nous constatons que l’augmentation sera plus forte à basse énergie dans la direc-tion spéculaire alors que lorsque l’énergie augmente celle-ci est également observable pour les angles d’émissions négatifs. Nous remarquons également que pour une énergie d’impact de 10 keV et une incidence de 60˚, il apparaît une diminution supplémentaire de l’As pour l’émission spéculaire au faisceau (60˚).
6.2.2 En fonction de l’angle d’impact
De même que précédemment, nous présentons les distributions angulaires, puis les évolutions de la composition pour trois angles d’impact : 30˚, 45˚ et 60˚. Sur la figure IV.29, nous observons que les distributions angulaires semblent peu dépendantes de l’angle d’incidence à cette énergie. La direction préférentielle reste autour de 16˚. Les écarts des courbes autour cette valeur peuvent être attribués à l’erreur sur la mesure de l’angle. Nous constatons également que la forme de la distribution change peu.
FIG. IV.29 -Distribution angulaire globale du GaAs pour un bombardement d’ions primaires de Cs+ avec un énergie d’impact de 2 keV en fonction de l’angle d’incidence. Les flèches indiquent la direction du faisceau d’ions pour chaque angle d’incidence.
FIG. IV.30 -Evolution du rapport des signaux AsCs+ et GaCs+ en fonction de l’angle d’émission pour trois angles d’incident du faisceau. Les flèches indiquent la direction du faisceau d’ions pour chaque angle d’incidence. Le rapport est normalisé tel que sa valeur moyenne soit égale à 1.
De même que pour les courbes pour les trois énergies, nous observons sur la figure IV.30 peu de variations au centre du dépôt et une augmentation du signal d’As par rapport au Ga pour les angles rasants à la surface de la cible.
Paramètres de bombardement Paramètres deF(θ) =cosn(θ−θMax) EI θi θMax Exposantn 2 keV 30◦ 18◦ 2,0 45◦ 16◦ 2,0 60◦ 15◦ 1,8 5 keV 60◦ 8◦ 2,2 10 keV 60◦ 0◦ 1,8
TAB. IV.6 -Paramètres de fit de la distribution angulaire du GaAs sous Cs+.
6.2.3 Discussion
Sur le tableau IV.6, nous retrouvons la forte dépendance de la distribution angulaire en fonc-tion de l’énergie d’impact alors qu’elle n’apparaît pas de façon notable en foncfonc-tion de l’angle d’incidence. La direction préférentielle se décale d’environ 15˚ vers la normale à la surface de la cible lorsque l’énergie passe de 2 keV à 10 keV. Ceci suggère que la cascade de collision se soit suffisamment écartée de la surface pour qu’une partie des atomes ait perdue l’information du faisceau d’ions incident. Il semble intéressant de remarquer que la distribution angulaire pour une énergie d’impact de 5 keV et une incidence de 60˚ semble composée de deux parties dont l’une serait centrée sur la normale et l’autre sur environ 15˚. L’absence de dépendance à l’angle d’incidence pour les basses énergies peut être expliquée par la faible profondeur d’origine des particules émises, alors que la cascade se prolonge plus profondément, car les énergies de liaisons du Ga et surtout de l’As sont relativement faibles.
Comme pour tous les matériaux observés dans cette étude, la largeur de la distribution varie peu avecn, l’exposant de la fonction cosinus, qui reste de l’ordre de 2.
La composition de la matière en fonction de l’angle d’émission conserve un comportement similaire quelles que soient les conditions de bombardement que nous avons étudiées. Le rapport entre les signaux des agrégats d’AsCs+et de GaCs+varie peu sur la partie épaisse du dépôt. Nous observons seulement une augmentation du signal d’As pour les angles extrêmes où l’émission est faible. A l’instar de la couche de P sur l’InP, cette augmentation suggère un enrichissement en As sur la première couche de la surface. Il est parfois fait mention qu’une couche d’As est induite par la ségrégation Gibbsienne sur l’extrême surface [95]. Cette couche explique donc bien l’enrichissement en As pour les angles rasants. De plus, ce processus est tout à fait cohérent avec l’apparition de l’augmentation de l’As que nous avions constatée sur la figure IV.28 et qui est d’autant plus importante que l’énergie d’impact diminue.
Pour le cas particulier de la pulvérisation avec une énergie d’impact de 10 keV et 60˚ d’in-cidence, la légère décroissance de l’As qui avait été notée pour l’angle spéculaire au faisceau incident peut comme pour l’InP précédemment être une conséquence d’une repulvérisation du dépôt. Dans le cas du GaAs, l’effet reste néanmoins beaucoup plus faible que pour l’InP.
A l’instar de l’InP, nous constatons sur la figure IV.31 que les fortes augmentations en As se situent dans les régions où le dépôt est faible. Néanmoins, le possible enrichissement en Ga dans la partie plus épaisse du dépôt devra être surveillé.
FIG. IV.31 -Evolution du rapport des signaux AsCs+et GaCs+et de l’épaisseur déposée en fonction de l’angle d’émission pour le GaAs bombardé par des ions Cs+avec une énergie d’impact de 2 keV et un angle d’incidence de 60˚. La flèche indique la direction du faisceau d’ions.