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Auteur(s)
-
Jean-Marc GAY : Docteur ès Sciences - Chargé de recherche – Centre de recherche sur les mécanismes de la croissance cristalline CNRS – Marseille Luminy
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Les surfaces des solides constituent aujourd’hui des formes de la matière condensée qui peuvent présenter un intérêt technologique de première importance autant dans le domaine de l’électronique, de l’optique ou du magnétisme, que dans celui de l’adhésion ou de la tribologie, ou bien de la catalyse. La structure particulière des surfaces solides mérite d’être précisément contrôlée pour une bonne compréhension des phénomènes qui s’y produisent. Le terme de structure est ici considéré dans un sens large et inclut autant la cristallographie de surface que la morphologie à une échelle micrométrique et submicrométrique. Le but de cet article est de présenter les principaux effets structuraux que l’on rencontre à la surface des matériaux solides. Le lecteur se reportera pour les notions de cristallographie de volume ou de surface aux articles spécialisés de ce traité. De même, les techniques expérimentales utilisées dans les études structurales de surface seront mentionnées ici par l’usage que l’on peut en faire et leur intérêt ; le lecteur trouvera le principe de ces techniques dans les articles qui leur sont consacrés dans le traité Analyse et Caractérisation.
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Méthodes expérimentales d’études structurales de surfaces
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1. Généralités
Tout matériau solide isolé est nécessairement limité par une surface du fait de son volume fini. À la différence de la notion mathématique de surface correspondant à un espace strictement bidimensionnel, la description physique de la surface d’un matériau s’intéresse à une zone de transition qui est constituée de quelques couches atomiques à la frontière entre le cœur du matériau et le vide, une atmosphère gazeuse ou un autre matériau dense, solide ou liquide. La surface d’un matériau doit donc être considérée comme un milieu quasi bidimensionnel avec une extension spatiale très limitée dans la direction normale. Les termes de surface et d’interface sont souvent associés, mais ce dernier est usuellement employé dans le cas de la frontière d’un matériau solide avec un autre milieu dense.
La compréhension des propriétés diverses des surfaces passe par une connaissance de leur structure, c’est-à-dire de l’arrangement ordonné ou non des atomes en surface [1]. La description de la structure des surfaces à l’échelle atomique ne peut souvent pas se faire sans considérer la forme macroscopique de la surface à l’échelle micrométrique ou submicrométrique que l’on désigne aussi sous le terme de morphologie de la surface. La structure d’une surface peut dépendre de façon très sensible des conditions thermodynamiques, suivant que cette surface se trouve dans un état d’équilibre stable ou métastable, hors équilibre, à haute ou basse température... Une surface peut donc prendre diverses formes, ce qui conduit à des transitions de phases. Parmi les diverses configurations dans lesquelles peut apparaître une surface, il est intéressant de mentionner les structures artificielles que donne la technologie toute récente de manipulation atomique.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Reports on progress in Physics. - Vol. 57, 10 Institute of Physics Publishing (1994).
-
(2) - Surface science. - Vol. 299/300, Elsevier Science, North Holland (1994).
-
(3) - Le journal du CNRS. - Numéro 65 (1995).
-
(4) - Clefs, - revue trimestrielle du Commissariat à l’Énergie Atomique, numéro 23 (1992).
-
(5) - MONCH (W.) - Semiconductor surfaces and interfaces. - Springer Series in Surface Sciences-Springer (1995).
-
(6) - Structure and dynamics of surfaces II. - Éd. W. Schommers et P. von Blanckenhagen, Topics in current physics. Springer-Verlag (1987).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Cristallographie géométrique.,
-
Radiocristallographie.
-
Microscopie à sonde locale.
-
Microscopie électronique à balayage.
-
Microscopie électronique en transmission.
-
Spectroscopie des électrons Auger.
-
...
ANNEXES
Livres et revues
Surface segregation, related phenomena. - Éd. P. A. Dowben et A. Miller, CRC Press (1990).
Surfaces et interfaces of solids. - Éd. H. Lüth, Springer-Verlag (1993).
Les perspectives ouvertes en nanotechnologie par manipulation atomique sont décrites par
BALL (P.) - GARWIN (L.) - * - Nature 355, p. 761 (1992).
ZEPPENFELD (P.) - EIGLER (D.) - * - La Recherche 241, p. 360 (1992).
GREY (F.) - * - Advanced Materials, 5, p. 704 (1993).
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