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NanoSciences de Paris
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Séminaire général

Etudes in situ de la croissance de germanium sur silicium par diffusion des rayons X synchrotron en incidence rasante

Gilles Renaud, CEA Grenoble, INAC/SP2M/NRS , Grenoble

La croissance de germanium sur des surfaces de Si(001) a été très étudiée, d’une part pour son intérêt en microélectronique ; d’autre part car c’est un prototype de croissance heteroépitaxiale de semi-conducteur du type « Stranski-Krastanow ». Les quatre premières monocouches (ML) déposées forment une « couche de mouillage » bidimensionnelle qui s’épitaxie parfaitement d’une façon pseudomorphe. S’ensuit une relaxation de la différence de paramètre de maille de 4,16% sous la forme d’îlots, d’abord petits et pyramidaux, puis plus gros sous la forme de dômes sans défauts structuraux, dits cohérents, puis de super-dômes présentant des dislocations de désaccord de maille. Malgré le très grand nombre d’études de ce système, de nombreuses questions restent ouvertes quant aux états de déformations et à la composition de ces îlots. Des mesures de diffusion anomale des rayons X synchrotron en incidence rasante aux petits et aux grands angles, réalisées in situ, en ultravide, durant la croissance de germanium permettent de caractériser la morphologie, la structure et la composition du dépôt, en fonction de la température, du temps et de la vitesse de dépôt, sur des substrats standards ou nanostructurés par lithographie. Après un bref rappel de la problématique et de la technique, nous décrirons quelques résultats étonnants, comme par exemple la forte concentration en silicium des pyramides aux températures de croissance usuelles [1] ou la plus forte relaxation des dômes organisés sur des substrats nanostructurés, en comparaison de ceux élaborés sur des surfaces normales [2]

[1] Marie-Ingrid Richard, Thèse de l’université Joseph Fourier, 2007. [2] T.-U.Schulli, M.-I.Richard, A. Malachias, G. Renaud, F. Uhlik, F. Montalenti, G. Chen, L. Miglio, F. Schaffler, and G. Bauer, Phys. Rev. Lett. 102, 025502 (2009)