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Master MatériauxUE Physique des Surfaces-Croissance

Contenu

I/ Le concept de surface (5h)

I.1/ Description thermodynamique (Classification des surfaces : F, S K, Energie de surface des faces F,S et K, Contraintes de surface, Rigidité de surface, Instabilités de facettage, Instabilités Azaro-Tiller-Grienfeld…)

I.2/ Description structurale ( marches, terrasses, crans, groupes ponctuels et groupes d’espace de surface, Reconstructions, Relaxations, formation de domaines de surface.. )

I.3/ Evolution thermique d’une surface ((Transition rugueuse d’une face F ou S, fusion de surface, fusion partielle de surface)

II/ Introduction aux propriétés de surface (7h)

II.1/ Propriétés électroniques de surface :

A / Densité électronique prés d’une surface et travail de sortie (Modèle du Jellium, Approche de Lang et Kohn)

B/ Etats électroniques de surface (Tamm, Shokley)

C/ Comparaison des propriétés électroniques de surface des métaux de transition, des semiconducteurs, des oxydes (méthodes de calcul, courbure de bande…)

D/ Magnétisme de surface

II.2/ Propriétés chimiques de surface :

A/ Chimie de surface (ségrégation, états de surface induits…)

B/ Mécanismes d’adsorption/désorption (physisorption, chimisorption, coefficients de collage, d’accommodation, ………, cinétiques d’adsorption et de désorption, isothermes d’adsorption/désorption, potentiel de mouillage)

III/ Introduction aux mécanismes de croissance : (8h)

III.1/ Mécanismes de croissance sur une surface

A/ Lois idéales de croissance (notion de sursaturation dans le cas de la croissance vapeur, croissance en solution, croissance en bain fondu..)

B/ Croissance limitée par la diffusion ( cas des faces S, modèle BCF classique …)

C/Croissance limitée par la nucléation (nucléation 2D, croissance d’une face F parfaite…)

D/Croissance d’une face F réelle : (effet des dislocations émergentes, spirales de croissance….)

III.2/Le cas particulier de l’épitaxie

A/Le concept d’épitaxie (lois de Royer, relations d’épitaxie, effets élastiques…)

B/ Approche énergétique des modes de croissance ( Description des modes de croissance Volmer-Weber, Frank van der Merwe, Stranski Krastanov , critère de Bauer, théorème de Wulff-Kaishew, transition Stranski-Krastanov , Transition 2D/3D cinétique, effets élastiques)

C/ Croissance de films minces : (approximation des films minces en élasticité , modèle de Fank van der Merwe, modèle de Matthews

II.3/ Description des méthodes de croissance ( Verneuil, Czochralski, Bridgman, MBE, CVD, MOCVD……. faites sous forme de séminaires ou travail bibliographique)

IV/ Instabilités : (6h)

IV.1/ Croissance dendritique et champ de phase

A/ Introduction au champ de phase

B/ Instabilité de Mullins Sekerka (théorie linéaire, analyse de stabilité linéaire, au delà de l’approximation linéaire…)

C/ Croissance dendritique

IV.2/ Ecoulement de marches et instabilités de croissance

A/ Théorie BCF en présence de Barrière de Schwoebel et/ou d’électromigration, Instabilités de mise en paquet de marches (théorie linéaire, analyse de stabilité linéaire, au delà de l’approximation linéaire…)

B/ Instabilités de méandrage (théorie linéaire, analyse de stabilité linéaire, au delà de l’approximation linéaire…)

Projets tutorés ou bibliographiques ou de séminaires : (liste non exhaustive)

  • Simulation numérique de croissance
  • Simulation d’instabilités
  • Méthodes de croissance
  • Techniques d’analyse

Langue utilisée

Langue principale utilisée par cet enseignement : Français.

Volume des enseignements

  • Cours magistraux : 30 heures