Transport sous champ

Evolution de la forme d’un paquet sous champ transverse

Fig. 9 – ´Evolution d’un paquet de charges (Vd = +50V , td = 200 ms) situ´e `a

´

egale distance d’´electrodes port´ees `a +6,5 V et -6,5 V, distantes de 10 µm l’une de l’autre. On observe un croisement (fl`eche) des deux courbes enregistr´ees `a 18 secondes d’intervalle. L’amplitude du balayage est de 1.4 µm.

Nous avons d´epos´e des charges `a ´egale distance des deux ´electrodes. En balayant la surface de l’´echantillon perpendiculairement aux ´electrodes (i.e. parall`element au champ), on peut observer l’´evolution d’un d´epˆot sous champ transverse. Un grand nombre d’exp´eriences de ce type ont ´et´e r´ealis´ees. Comme le montre la figure 9, on observe une d´eformation du paquet dans le sens du champ. De plus le maximum du paquet se d´eplace vers la droite ; nous avons v´erifi´e qu’il ne s’agit pas d’une d´erive du tube pi´ezo-´electrique, mais d’un v´eritable d´eplacement du paquet de charges, comme en t´emoignent les mesures topographiques qui ne montrent pas de d´ecalages entre les profils obtenus (`a l’exception du premier).

Les charges se d´eplacent donc dans le sens du champ ´electrique. Nous repoussons la discussion sur la caract´erisation fine du transport `a la partie suivante pour nous arrˆeter ici sur l’observation qualitative du ph´enom`ene : le transport lat´eral se ma- nifeste par un d´ecalage du maximum du paquet de charges, par un croisement des profils successifs et par une d´eformation directement observable de la forme appa- rente de la distribution. Signalons que le croisement de profils successifs semble ˆetre un bon crit`ere pour caract´eriser le d´eplacement du paquet de charges : il ne s’agit pas d’un simple ´etalement des charges par diffusion puisque le croisement visible sur la figure 9 ne se produit que d’un seul cot´e de la distribution.

Les pieds sont l’objet de soins constants [151]

Un autre moyen de caract´eriser la d´eformation des paquets de charges observ´es est de s’int´eresser aux ”pieds” de ces distributions. En effet la forte dispersion des temps de pi´egeage des charges dans le cas du transport dispersif entraˆıne l’ap- parition d’une ”avant-garde” de charges au niveau des pieds de la distribution lorsque le champ ´electrique est appliqu´e. Ce comportement est visible sur la fi- gure 2. Exp´erimentalement, la figure 10 montre effectivement que la forme des pieds d’une distribution de charges change subitement lorsqu’on soumet cette derni`ere `a un champ ´electrique parall`ele `a la surface.

Cette figure montre que l’effet de l’application du champ ´electrique est bien visible au niveau des pieds de la distribution : la d´eformation des pieds est imputable `

a la fraction la plus mobile des charges de la distribution et prouve la forte dispersion des temps de d´epi´egeage sous champ des charges inject´ees dans la couche isolante : en effet la majeure partie des charges inject´ees ne semble pas bouger `a l’´etablissement du champ. Remarquons enfin que l’´etablissement du champ s’accompagne ici d’une d´erive inexpliqu´ee du signal ´electrique, qu’on s´epare ais´ement du d´eplacement des charges au niveau des pieds car cette d´erive est uniforme sur l’ensemble de l’image ´

400 800 1200 1600 2000 6 0 7 0 8 0 9 0 100 110 ∆X (in pixels) E =0 E ≠0 F (in a.u.) Ω a) b) 400 800 1200 1600 2000 150 160 170 180 190 200 210 ∆X (in pixels) F (in a.u.)_Ω c) E =0 E ≠0

Fig. 10 – ´Evolution des pieds d’une distribution de charges avant et apr`es l’appli- cation d’un champ ´electrique parall`ele `a la surface. A gauche (resp. droite) le pied gauche (resp. droit) de la distribution. L’application du champ entraˆıne la migration subite des charges vers la gauche, tandis que la forme du pied droit de la distribution ne change pas. Au centre l’image ´electrique correspondante.

Influence des param`etres exp´erimentaux

On constate que l’on peut d´eplacer des charges des deux signes dans le mat´eriau isolant, des d´epˆots des deux signes se d´eformant et se d´epla¸cant sous l’influence du champ cr´e´e par les ´electrodes. On a aussi pu v´erifier le fait que la polarisation de la pointe influen¸cait la vitesse de disparition des charges d´epos´ees.

D´erive de deux paquets de charges voisins

Nous avons ´egalement appliqu´e un champ transverse sur deux d´epˆots voisins de charges de mˆeme signe, et pu observer un d´ecalage tr`es net d’un des d´epˆots par rapport `a l’autre, comme le montre la figure 11.

Le premier d´epˆot, `a gauche sur la figure, a ´et´e r´ealis´e 90 s avant le second. La tension de d´epˆot dans les deux cas est de −10 V ; les charges d´epos´ees sont donc des charges positives. Le champ ´etant orient´e vers la droite selon la figure, on doit observer un d´eplacement des paquets vers la droite. En mˆeme temps que les deux paquets de charges semblent disparaˆıtre dans le volume de l’isolant, on observe un d´eplacement tr`es net du deuxi`eme paquet, dont le maximum se d´eplace de ≈ 200 nm en quelques dizaines de secondes parall`element au champ ´electrique appliqu´e, tan- dis que le premier paquet ne semble pas bouger. Ici, la visualisation directe d’un ´

ecartement relatif des deux d´epˆots permet d’exclure une ´eventuelle d´erive du tube pi´ezo-´electrique qui assure le d´eplacement de l’´echantillon sous la pointe lors du ba- layage.

L’´ecart relatif entre la position des maxima des deux d´epˆots (voir sur la figure 11) augmente d’abord tr`es rapidement, puis plus lentement avant de se stabiliser au bout de ≈ 200 s.

2 0 4 0 6 0 8 0 100 6 0 8 0 100 120 140 160 180 2 6 1 0 1 4 1 8 2 6 3 4 4 2 5 0 6 2 7 4 8 6 114 150 190 230 ∆X (in pixels) F (in a.u.) Ω a)

Fig. 11 – Evolution de la forme de deux paquets de charges d´epos´es successivement sur une surface de SiO2 sous une tension de d´epˆot de −10 V .

6.3

Interpr´etation