HAL Id: jpa-00245204
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Submitted on 1 Jan 1984
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Mesure du travail de sortie du système BI/BI (0001)
J. Hölzl, C. Heimlich, J.P. Chauvineau, C. Pariset
To cite this version:
J. Hölzl, C. Heimlich, J.P. Chauvineau, C. Pariset. Mesure du travail de sortie du système BI/BI (0001). Revue de Physique Appliquée, Société française de physique / EDP, 1984, 19 (5), pp.361-366.
�10.1051/rphysap:01984001905036100�. �jpa-00245204�
361
REVUE DE PHYSIQUE APPLIQUÉE
Mesure du travail de sortie du système BI/BI (0001)
J.
Hölzl,
C. HeimlichFachbereich
Physik,
Université de Kassel,D-3500 Kassel, R.F.A.
J. P. Chauvineau et C. Pariset
(*)
Institut
d’Optique,
Laboratoire associé au C.N.R.S., Centre Universitaired’Orsay,
Bât. 503,B.P. 43, 91406
Orsay
Cedex, France(Reçu le 28
septembre
1983, révisé le 1 ljanvier 1984, accepté le 13 février 1984)Résumé. 2014 La mesure de la variation du travail de sortie 039403A6 de couches minces de bismuth (0001) (épaisseur ~ 250
Å)
en fonction du recouvrement 03B8 en bismuth (0 03B8 ~ 2,5 MC) a été effectuée à différentes
températures
T (22 ~ T ~ 420 K). A l’aide d’un modèle de Topping modifié, les résultats pour les faibles recouvrements(03B8 ~ 0,5 MC) nous permettent de déterminer le moment
dipolaire
effectif moyen peff par adatome et d’estimersa
polarisabilité
effective 03B1. Nous obtenons : peff (22 K) = (0,29 ± 0,02) D, peff (76 K) = (0,14 ± 0,02) D, peff (100 K) = (0,03 ± 0,02) D et 03B1 = (89 ± 6) Å3. Dans cette notation peff (22 K) correspond au moment dipolaire p0 d’un adatome de bismuth isolé sur une terrasse (0001) de bismuth. De plus, nous proposons uneinterprétation des courbes
039403A6(03B8)T
dans la gamme de recouvrement considérée à l’aide d’un modèle de croissance de la couche adsorbée dépendant de latempérature
du substrat. Ce modèle est semblable à celui utilisé pour l’inter-prétation des variations de la résistance
électrique
de ce même système.Abstract. 2014 Measurement of the work function variation 039403A6 of bismuth thin films (250 Å in thickness) as a function
of bismuth surface
coverage 03B8
(0 03B8 ~ 2.5 ML) was made at different temperatures T (22 ~ T(K) ~ 420).Using a modified Topping model, the result for low coverages (03B8 ~ 0.5 ML) allow to determine the mean effective
dipole
moment peff of an adatom and to estimate its effectivepolarizability
03B1. We obtain : peff (22 K) = (0.29 ± 0.02) D ; peff (76 K) = (0.14 ± 0.02) D ; peff (100 K) = (0.03 ± 0.02) D ; and 03B1 = (89 ± 6) Å3. In this notation, peff (22 K) corresponds to thedipole
moment p0 of an isolated bismuth adatom adsorbed on a(0001)
terrace. Moreover, to account for the
039403A6(03B8)T
curves over the surface coverage range studied we propose to use agrowth model
depending
on the substrate temperature for the adsorbed layer. This model is similar to that suitable forinterpreting
electrical resistivity changes previously measured on the same system.Revue Phys.
Appl. 19
(1984) 361-366 MAI 1984,Classification
Physics Abstracts
73.30 - 68.55
1. Introductioa
L’influence de la
rugosité
à l’échelleatomique
sur laréflexion des électrons de conduction par une surface
a été discutée par Müser
[1].
Enappliquant
la théoriede l’effet dimensionnel établie par Fuchs
[2]
et Son-dheimer
[3]
àl’interprétation
de la conductibilité(*) Nouvelle adresse : Université de Clermont Ferrand II, Laboratoire de Physique des milieux condensés, Les Cézeaux, BP 45, 63170 Aubière, France.
électrique
de couchesmétalliques superposées,
Lucas[4]
a mis en évidence la variation du coefficient de réflexionspéculaire provoquée
par la déformation de la surface libre d’une couche mince.Chauvineau [5]
et Pariset[6]
ont mesuré les varia- tions de la résistanceélectrique
de couches minces de bismuth(300 A
e 2 000A)
en fonction du recou- vrement 0 en bismuth(0 0 ag
6MC)
et de la tem-pérature
T(15
K T 420K).
Ils ontdéveloppé
un modèle permettant de
relier
leurs résultats à la diffusionsuperficielle
desespèces
adsorbées[7].
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/rphysap:01984001905036100
362
D’autre
part,
Smoluchowski[8]
a montré que le travail de sortiedépend
aussi de la variation de larugosité superficielle.
Hôlzl et al.[9-11]
ont mesuréles variations du travail de sortie en fonction du recou- vrement 0 et de la
température
T pour lesystème Ni/Ni(hkl).
Ils en ont déduit lesénergies
d’activation pour lesphénomènes
demigration
desadatomes,
et les moments
dipolaires
pour les adatomes enfonction du nombre de
premiers
voisins.Dans cette
étude,
nous avons mesuré les variations du travail de sortie et de la résistanceélectrique
dansle cas du
couple Bi/Bi(0001 ).
Nous montrons que lesdeux méthodes
d’analyse
donnent des résultats simi- laires en excellent accord avec le modèle de Chauvi-neau.
2. Méthode
expérimentale.
La
figure
1 montre le schéma del’appareillage
utilisé.Il est
composé
d’unporte-échantillon
et d’unpendule
décrit par Hôlzl et al.
[12] permettant
la mesure en continu de la fonction travail de sortie. L’ensemble de cetappareillage
est monté dans une enceinte ultra- vide où lapression
est inférieure à 5 x10- 8
Pa.Fig. 1. - Schéma du système de mesure montrant le porte- échantillon (bloc de cuivre) avec réfrigération
(N2,
Heliquide)
et chauffageélectrique,
le support de verre de l’élec- trode de bismuthdéposée
par évaporation thermique quiconstitue le substrat pour la condensation de nouveaux atomes de bismuth
(adsorbat),
lependule qui
oscille perpen- diculairement au plan du dessin, avec l’électrode de réfé-rence en nickel
polycristallin.
[Experimental
setup : Sample holder (copper block) cooled(liquid N2
or He) or heated (electrical résistance) ; Bismuthelectrode (thin
film)
used as a substrate for bismuth adatom condensation(adsorbate);
Pendulum with reference elec-trode in polycrystalline
nickel oscillating in a planparallel
to
the
substratesurface.]
Le
porte-échantillon
est constitué d’un bloc de cuivre dont latempérature peut
varier de 20 K à 450 K. Latempérature
est mesurée à l’aide d’unthermocouple (Ni-Cr/Ni)
avec uneprécision
de 5 Kà T = 20 K et de
0,5
K àtempérature
ambiante.Pendant une
expérience,
la stabilité de latempérature
du substrat est de AT = ±
0,5
K.Les couches minces de bismuth
(250 Á
e 1 100Á)
sont
déposées
parévaporation
de bismuth pur(> 99,999 %)
àtempérature
ambiante sur des lamesde verre fixées sur le bloc de cuivre.
L’épaisseur e
des couches minces est mesurée à l’aide d’un
quartz piézoélectrique
avec uneprécision
de1 %. Après
le
dépôt
dubismuth,
leporte-échantillon
est chauffépendant
une heure à 420 K.La
conséquence
de ce traitementthermique
est unerecristallisation de la couche mince de bismuth obser- vée par Abdelmoula et al.
[13]
enmicroscopie
élec-tronique.
La couche estcomposée
de monocristaux d’un diamètre d’environ 2 500A.
Les monocristauxprésentent
à la surface de la couche mince des terrasses d’orientation(0001)
de dimension latéralesupérieure
à 100
Á qui
sontséparées
par des marches monoato-miques.
La vitesse dedépôt
est de 6 monocouches par minutependant
la croissance de la couche et de 3 à 4 monocouches par heurependant
la mesure dutravail de sortie.
La couche mince de bismuth constitue l’une des électrodes de notre
système
de mesure. L’électrode de référence en nickelpolycristallin
est fixée à l’extré- mité d’unetige
d’acier. A l’autre extrémité de cettetige
est fixée un morceau de fer doux.Celui-ci, placé
dans un
champ magnétique variable,
peut faire osciller l’électrode de référence dans unplan parallèle
à la surface de la couche mince à une distance d’en- viron
0,1
mm en dessous de celle-ci. Lafréquence
decette oscillation est de 28 Hz et
l’amplitude pic
àpic
est de 25 mm environ.
Le détail de la mesure du travail de sortie à l’aide de cet
appareillage
est décrit ailleurs[14].
3. Résultats.
La
figure
2aprésente
les résultatsexpérimentaux
desmesures du travail de sortie de couches minces de bismuth
(e ~
250À) évaporées
sur des lames de verre,sur
lesquelles
sontdéposées
des atomes de bismuth.Les courbes
représentent
leschangements
du tra-vail de sortie A4Y
(meV)
en fonction du recouvrement(0)
en monocouches(MC)
dans la gammede
003B8 ~
2,5
MC pour différentestempératures
du substrat(22
K T 420K).
La variation du travail de sortie estindépendante
del’épaisseur
des couchesminces,
dont la valeur était
comprise
entre 250 et 1 100Á.
A la
température
T = 22K,
le travail de sortie varie pour les très faibles recouvrements(03B8 ~ 0,05 MC)
defaçon
presque linéaire avec unepente
dO
1 8-+0- -
1,05 eV . MC-1. Lorsque
le recou-vrement augmente
(0
>0,05 MC)
la courbe n’estplus
linéaire et atteint un minimum de Af/J= -
(70 ± 2)
meVà 0 z
0,2
MC. La remontée de la courbeaprès
lesminimum est
importante
dans la gamme de0,2
MC03B8 ~ 0,8
MC et elleapproche
une valeur desaturation pour 0 >
0,8
MC.L’allure de la courbe à T = 76 K est
similaire,
Fig. 2. - a) Variation du travail de sortie 039403A6(meV);
b) Variation de la résistivité électrique Ap (u.a.) en fonction
du recouvrement {1 (MC) à différentes températures du
substrat T (15 K T 420 K). La courbe
pointillée
estextraite de la référence [15].
[a)
Work function variation AT (meV) ; b) Electrical resis-tivity variation Ap (a.u.) as a function of surface coverage 0 (ML) for different substrate temperatures T (15 K T
420 K). The dotted curve is taken from reference
[15].]
mais la valeur du minimum AO
(30
±2)
meVest inférieure.
La courbe à T = 100 K est
qualitativement
lamême
qu’à
22 K.Pour cette
température
la variation maximale du travail de sortie est 039403A6 = 2013(10
±2)
meV. Dans cecas, on ne peut pas déterminer avec
précision
laposi-
tion du minimum.
Pour les hautes
températures (T
= 420K),
letravail de sortie ne varie
plus
en fonction du nombre d’atomes adsorbés.La
figure
2bprésente
les variations de la résistanceélectrique Ap (u.a.)
des couches minces de bismuth enfonction du recouvrement 0
(MC)
en bismuth pour troistempératures
différentes(15 K,
76 K et 420K).
Pour
pouvoir
comparer directement nosrésultats,
les mesures ont été faites dans les mêmes conditions
expérimentales.
Les résultats de nos mesures de variation de la résistance
électrique
sont en très bon accord avec ceuxde Pariset et al.
[15].
La courbe enpointillés (T
= 15K)
de la
figure
2b est extraite de cette référence.4. Discussion.
Une surface
métallique
surlaquelle
on adéposé Nv
adatomes parcm2 (moment dipolaire Pv) présente
unevariation A4Y de son travail de sortie 0 par
rapport
à la surface propre. Etant donnée l’influence des pre- miers voisins d’un adatome(v
=0, 1,
..., 6 pour le réseausuperficiel hexagonal),
on peut décrireA4l,
pour les
systèmes homogènes
ethétérogènes,
àl’aide d’une
équation
de Helmholtz modifiée :Dans cette
équation,
C estégal
à 300.4 ne, x 10-l8 V cm 2 . D - 1 avec lacharge
élémentaire eo, pour des momentsdipolaires
enDebye (D).
Dans notre
expérience,
des atomes de bismuth sont condensés sur une surface(0001)
de bismuth. Géné- ralement ces atomes sont mobiles sur la surface si latempérature
du substrat n’est pastrop
basse et si leurénergie thermique
résiduelle propre est suffi- sante. Dans la suite nous observons ladépendance
A4Y =
f (9)
pour différentestempératures
constantespendant
uneexpérience.
Nous nous intéresserons d’abord au casparticulier
pourlequel
le recouvrement est très faible et les atomes immobiles(adatomes
isolés sans interaction
latérale).
Puis un casplus général (adatomes
avec interactionlatérale)
seradiscuté dans un deuxième
paragraphe.
4.1 ADATOMES SANS INTERACTION LATÉRALE. - A la
température
T = 22K,
les atomes de bismuth conden- sés sur une surface(0001)
de bismuth sont fixés surdes sites
d’adsorption
distribués au hasard Dans lecas des très faibles recouvrements
(03B8 ~ 0,05 MC)
l’interaction des adatomes n’existepratiquement
pas(adatomes isolés).
La variation du travail de sortie est donc directementproportionnelle
au nombre dedipôles
de momentdipolaire
po. Onpeut
alors calcu- ler à l’aide del’équation (1)
le momentdipolaire
moyen des atomes de bismuth à
partir
de la pente de lapartie
linéaire de la courbe pour T = 22 K :Dans cette
équation 8. No
est le nombre N des atomesadsorbés par
cm2 : No représente
le nombre de sitesd’adsorption
parcm’
et 0 le recouvrement en mono-couches
(MC).
La valeur de po ainsi calculée est : po =(0,25
±0,1 )
D.Toutefois on doit considérer sur les terrasses d’orien- tation
(0001)
les deux sitesd’adsorption
différentsqui
sedistinguent
par le nombre de seconds voisins du substrat Ces deux sites sont en effetoccupés
uniformément parce que les adatomes sont distribuésau hasard Pour cette
raison,
notre valeur moyenne364
de po est
composée
de deux contributionspi
etp" 0
de
poids
presque similaire(’ ) dans po (po
=-!(p’ +p"».
L’incertitude relativement
grande
sur le momentdipolaire
po(Ap z
50%)
est laconséquence
de lafaible variation du travail de sortie et de la
prise
encompte d’une
petite
gamme du recouvrement(0 03B8 ~ 0,05 MC)
pour l’évaluation de po.Dans le
paragraphe
suivant Po sera calculé àpartir
d’une
plus grande
gamme de recouvrements(0 03B8 ~ 0,5 MC)
cequi
aura pour effet de diminuer l’incer- titude.4.2 ADATOMES AVEC INTERACTION LATÉRALE. - Pour les recouvrements
supérieurs
à0,05 MC,
on doit tenir compte de l’interaction des adatomes car ilsforment,
même à T = 22K,
des amas sur les terrasses.Pour des
températures plus
hautes(T
> 45K) [5],
les processus de
migration
des adatomes entraînent la formation de multimères(dimères, trimères, etc.)
même pour les faibles recouvrements.
Lorsque
ces multimères sontcomposés
d’adatomesqui
étaient adsorbés isolément au cours dudépôt (moment dipolaire po),
lesdipôles
formant les multi- mères sedépolarisent
mutuellement. Dans le cas du réseauhexagonal,
les atomes dans les amas ont lesmoments
dipolaires Pl’ ..., P6
si on considère seulement l’influence despremiers
voisins. Dans notre discussionnous nous intéresserons à la valeur du moment
dipo-
laire moyen peff d’un adatome
A l’aide d’un modèle de
Topping
modifié par Hôlzlet al.
[10],
on peut calculer la variation du travail de sortie A4Y en fonction du recouvrement 0 pour unecertaine
température
T :Dans cette
équation
le facteurx(T)
tient compte de lastructure
géométrique
des adatom’es dans les amas enfonction de la
température,
et4T)
est lapolarisabilité
effective des atomes de bismuth à la surface
(0001)
dusubstrat de bismuth.
La transformation de
l’équation (4)
donne uneéquation
linéaire :Si on
représente
les valeursexpérimentales
pour une(1)
En effet laprobabilité
d’occupation des deux types de sites n’est pas la même, car les énergies d’adsorption sont légèrement différentes [5].certaine
température
sous la forme03B8 039403A6vs.03B83/2,
onobtient une droite dans la gamme de recouvrements 0
03B8 ~ 0,4
MC(Fig. 3).
Celajustifie l’application
du modèle de
Topping
modifié pour ces recouvrements.Fig. 3. - Variation de 0/AT (MC
eV-1)
vs. 03/2(MC3/2)
àdifférentes températures T
(22
T 420(K)).
Les croix ( x ) représentent les valeurs expérimentales extraites de lafigure 2a et les lignes représentent les droites calculées. Les coordonnées à l’origine de ces droites permettent de calculer peff et K. oc. Les valeurs de 0 (MC) sont également indiquées
en abscisse.
[Variation
of 0/AT (MLeV-1)
as a function of 8 3/2(ML3/2)
at different temperatures T (22 K T 420 ·K). The
crosses ( x ) represent the
experimental
values taken fromfigure 2a and the straight lines are calculated curves. The
intercept of these lines with the coordinate axes allow to calculate the values of peff and K. a. The values of 0 (ML)
are also indicated on the
X-axis
Les
points
d’intersection des axes de coordonnéesavec la droite obtenue par
régression
linéaire per- mettent de calculer les valeurs de peff et de K. a. Le tableau 1 regroupe ces valeurs pour les différentestempératures.
Tableau 1.
Pour contrôler le domaine de validité des cons- tantes
(peff,
K.a),
nous avons calculé A4l =f (9)
àl’aide de ces
valeurs jusqu’à
un recouvrement de0,8
MCet nous avons
comparé
la valeur de A4l calculée aveccelle mesurée
(Fig. 4).
Les valeurs mesurées(courbe pleine)
sont en bon accord avec celles calculées(cercles)
dans la gamme de recouvrement 0
03B8 ~ 0,5
MC.La
divergence
entre la courbe et les valeurs calculées pour T = 22 K et 0 >0,5
MC est due à la croissance tridimensionnelle des amas sur les terrasses,qui
n’estpas
prise
en compte par le modèle deTopping.
Fig. 4. - Comparaison des valeurs de AT(0) mesurées (courbes en trait continu) avec les valeurs de AT(0) calculées
à l’aide de
l’équation (4)
avec les paramètres du tableau 1 (cercles).[Comparison
between the values of A4Y(0) measured (curves)and calculated from equation (4) using the parameters of table 1
(circles).]
Les valeurs des moments
dipolaires
po(§ 4 .1 ) et
peff
(22 K)
sont similaires aux incertitudesprès.
L’ex-ploitation
de la courbe à l’aide du modèle deTopping
donne une valeur du moment
dipolaire
d’un adatome de bismuth isolé sur une terrasse(0001)
de bismuthavec
plus
deprécision
que celle obtenue avec le modèleprimitif
de Helmholtz. Le modèle deTopping
nous donne aussi la valeur de K. OC =
(794
±20) Á 3,
pour T = 22 K
(Tableau I). Puisque
les adatomes sont immobiles à cettetempérature,
on peut utiliser le facteurgéométrique
du réseauhexagonal : x
=8,89
suivantTopping.
Lapolarisabilité
effective a d’unadatome de bismuth sur une surface
(0001 )
de bismuthest alors oc =
(89
±6) A3.
A l’aide de ces deuxvaleurs,
peff(22 K)
et a, onpeut
calculer le momentdipolaire
pl d’un adatome avec son voisin(adatome
dans un
dimère).
Si on suppose que la loi permettant le calcul duchamp dipolaire
estapplicable,
même sion considère l’interaction des adatomes avec le sub- strat, alors on peut écrire :
soit,
pl =(0,07
±0,01)
D.La valeur
depl
calculée à l’aide du modèle de Albanoet al.
[16]
est ~0,06
D.Quand
latempérature dépasse
40K,
la mobilitédes atomes adsorbés
permet
la formation de multi- mères sur les terrasses(0001)
et la fixation d’atomes lelong
des marches de la surface initiale. Nous suppo-sons que le nombre d’amas bidimensionnels diminue et que leur taille moyenne augmente
lorsque
respec- tivement latempérature
et le taux de recouvrementaugmentent. Dans ces mêmes
conditions,
le nombremoyen de
premiers
voisins v par atome adsorbé augmenteégalement ;
compte tenu de l’effet dedépo- larisation,
le momentdipolaire
effectif défini par la relation(3)
doit donc diminuer. L’existence departies
linéaires dans un domaine limité de recouvrement observé sur les courbes
expérimentales qui repré-
sentent
(- 0/A4l)
en fonction de0’/’ (Fig. 3) peut provenir
de laprépondérance
dans cet intervalle de l’une des formes d’atomes adsorbésayant
un nombre de voisins vfixé,
cequi entraîne, d’après
la relation(3) :
peff ~ pv·Les valeurs de peff déterminées à 76 et 100 K à
partir
des droites de lafigure
3 entre0,1
et0,3
MC environ sontindiquées
sur le tableau1 ;
lacomparaison
avec la valeur obtenue à 22 K montre que
Peff(T)
diminue
lorsque
latempérature augmente.
D’autre part, en dessous de0,1
MC l’écart despoints expéri-
mentaux par
rapport
aux droites tracées sur lafigure
3à 76 et 100 K
correspond
bien à un accroissement de pefflorsque
le recouvrement 0 diminue.4.3 COMPARAISON DES VARIATIONS DU TRAVAIL DE SORTIE ET DE LA RÉSISTIVITÉ
ÉLECTRIQUE.
- Ledépôt
d’atomes sur une couche mince
métallique (épaisseur
e inférieure au libre parcours moyen des électrons de conduction dans le métal
massif)
a une influencesignificative
sur larugosité superficielle
de cette coucheet donc sur sa résistance
électrique.
La réflexion desélectrons de conduction à la surface devient diffuse si la
rugosité microscopique
de la surface augmenteet par
conséquent
la résistanceélectrique
de la couche mince croît.Le modèle de la croissance d’une couche adsorbée à différentes
températures
dans le casBi/Bi(0001 ) développé
par Chauvineau[7]
àpartir
des mesuresdes variations de la résistance
électrique Ap
en fonc-tion du recouvrement est presque
identique
à celui quenous avons utilisé pour
l’interprétation
des résultatsen 039403A6 (§ 4.1.4.2).
Dans les deux cas, la variation de la
quantité
consi-dérée
(p
ou03A6)
à T = 15 ou 22 K estplus grande
que les variations observées à T > 76 K(Fig. 2).
Ceteffet est dû à la diminution de la mobilité des adato-
mes
lorsque
latempérature
décroît. A 15 ou 22 K la condensation aléatoire et l’absence demigration
superficielle
des adatomesBi/Bi(0001),
à l’échelle detemps
d’uneexpérience,
ont pourconséquence
l’apparition
d’une forterugosité
à l’échelleatomique
pendant
la croissance de la couche même. Au-dessus de 40K,
les adatomes peuventmigrer
sur la surface(0001);
ils se fixent lelong
des marches ou forment des amas de différentestailles,
cequi
a pour effet de366
réduire la
rugosité
de la surface par rapport au casprécédent (T
40K).
A
température égale
ousupérieure
à 76K,
la taillemoyenne des îlots commence par augmenter en même temps que le taux de recouvrement 0.
Finalement,
à 0 z 1MC,
la surfaceoriginale
tend à sereproduire
sous l’effet de la coalescence des îlots. Mais la nouvelle surface n’est pas
identique
à la surface initiale lisse.A cause d’une croissance
tridimensionnelle,
depetits
amas
apparaissent
aussi sur les îlotsqui
forment lapremière
monocouche et parconséquent
celle-cireste rugueuse. Une
conséquence
directe du mode de croissance de la couche adsorbée(monocouche
parmonocouche)
est une variationpériodique
de larugosité superficielle qui
doitprésenter
un minimumchaque
fois que l’on adéposé l’équivalent
d’un nombre entier de monocouches. Cet effet devrait provoquerune modulation
(avec
unepériode
d’unemonocouche)
des courbes de résistance
électrique
et du travail desortie,
si lestempératures
choisies ne sont pas trop basses. En réalité seule la courbeAp(0)
à T = 76 Kmontre une telle modulation dont
l’amplitude
restecependant
relativement faible parrapport
à l’accrois- sement moyen de la résistivité.Les variations
majeures
du travail de sortie d’une surface cristalline sont dues aux momentsdipolaires
de monomères et de dimères
présents
sur cette sur-face. Les moments
dipolaires
des adatomes situésau bord de marche des îlots contribuent très peu à la variation totale du travail de sortie à cause de la forte
dépolarisation
de cesdipôles. Lorsque
le recou-vrement augmente de 03B8 = 0 à 03B8 ~ 1
MC,
une forte variation du travail de sortie est doncprévisible
avecun minimum pour les faibles recouvrements
(03B8 ~ 0,2 MC).
Puis dans le cas idéal(absence
decroissance
tridimensionnelle)
AT devrait tendre vers 0lorsque
0 tend vers = 1 MC. Pour un recouvrementsupérieur
à ~ 1 MC ce processus devrait serépéter.
Dans
l’expérience réelle,
nous devons considérerune croissance tridimensionnelle due à la formation d’amas sur la
première
monocouche encore incom-plète.
Nous observons donc un écart parrapport
au travail de sortie initial(039403A6 ~ 15 meV)
même pour 0 z- 1 MC. Si nous augmentons maintenant le recou- vrement(9 > 1 MC),
les adatomesdéposés
se fixentaux multimères
présents
à la surface parcequ’ils
ontla
possibilité
demigrer.
Ils sont alorsdépolarisés
par les atomes formant les multimères. Cet effet de ladépolarisation
des adatomes nouvellementdéposés empêche
une nouvelle diminution du travail de sortie. Nous observons au contraire unepetite
aug- mentation du travail de sortiequi s’explique
par l’interaction des atomes des multimères et des nou- veaux adatomes(dépolarisation réciproque).
Enfin, lorsque
latempérature
atteint 420K,
la surface n’estpratiquement plus
modifiée par les atomes condensésqui
ont une mobilité suffisante pour venirse fixer sur des sites tels que les crans des marches de la surface
initiale,
cequi
entraîne la croissance de la couche sans déformation de sa surface libre. Le travail de sortie ne varieplus,
et la faible décroissance de la résistivitéélectrique
est due àl’augmentation d’épais-
seur moyenne de la couche
qui
diminuel’importance
relative de la diffusion des électrons de conduction par les surfaces.
Remerciements.
Ce travail a bénéficié d’un soutien financier du C.N.R.S.
dans le cadre de l’A.T.P. internationale 1981.
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