Adrien - Vendredi 29 Avril 2005

Une nouvelle méthode de mesure en physique des surfaces

La notion de tension superficielle d'un liquide est responsable de la forme sphérique des gouttes ou de la formation des ménisques dans un capillaire. Cependant, alors que dans le premier cas, la tension superficielle se comporte comme une énergie par unité de surface (que les gouttes liquides minimisent en prenant une forme sphérique), dans le second cas, elle agit plutôt comme une force par unité de longueur équilibrée par la formation du ménisque. Ces deux cas, équivalents pour un liquide, correspondent en fait à deux concepts différents. Pour les solides cristallisés, il est nécessaire de distinguer ces deux concepts par deux grandeurs différentes: l'énergie de surface et les contraintes de surface. Ces deux grandeurs sont de plus anisotropes.

On sait depuis longtemps mesurer l'anisotropie de l'énergie de surface à partir de la forme d'équilibre de cristaux tridimensionnels, mais pas celle des contraintes de surface. Les chercheurs J.J.Métois, A.Saùl et P.Müller du Centre de Recherches sur la Matière Condensée et les Nanosciences de Marseille (laboratoire CNRS associé à l'université de la Méditerranée et à l'université Paul Cézanne), viennent de proposer une méthode permettant de mesurer l'anisotropie des contraintes de surface.


A cette fin, ils ont en utilisé un courant électrique direct pour contrôler, par électromigration, la déstabilisation de surfaces d'orientations cristallines différentes. Ils ont ainsi généré des structures périodiques dites "en toits d'usine", dont les périodes et les angles, fonction des contraintes élastiques des facettes ainsi développées, satisfont à un système d'équations non linéaires couplées. La résolution numérique de ce système, associé à la prise en compte de certaines conditions physiques, a permis pour la première fois d'établir l'anisotropie des contraintes de surface d'un cristal de silicium.

Ce travail de physique fondamentale, ici appliqué au silicium, aura d'importantes implications quant à la compréhension des mécanismes de croissance des films minces, de la forme et de la morphologie de petits agrégats et de leur possible auto-organisation.

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