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A. CORNET et J.-P. DEVILLE
vue fondamental. I1 s’agit en effet de l’assemblage de matériaux respectivement
ferromagnétiques (Co) et antiferromagnétiques (Cr) : comment se fera le couplage
entre des couches de cobalt et de chrome ? I1 s’agit aussi de l’épitaxie d’un métal
qui peut être cubique à faces centrées (cfc) ou hexagonal compact (hc) selon la
température de dépôt et l’épaisseur des couches (Co) sur u n métal cubique centré (Cr). Si on applique les prédictions sur le mouillage des métaux décrites dans
le chapitre 1 , on constate que dans le cas de Cr/Co on a rAB égal à 0,303 et TAB
égal à 1,004. Ceci est à la limite des conditions dépitaxie mais doit autoriser la
réalisation de multicouches. Par ailleurs, le diagramme de phase de Bauer et
Van der Merwe(20’ montre que le type d’épitaxie va dépendre uniquement des
contraintes d’interfaces. Pour de faibles contraintes, on pourra avoir une croissance pseudomorphique (épitaxie bidimensionnelle), pour des contraintes plus
fortes on aura des orientations complexes (épitaxie unidimensionnelle), instables
et donc sources de défauts dans les couches.
7.1. Croissance de cobalt sur la face (001) du chrome
Dans le cas du dépôt de cobalt sur une face (001) du chrome, la diffraction des
électrons de faible énergie montre que jusqu’à trois couches le cobalt peut adopter la maille du chrome (pseudomorphisme) ce qui peut aussi se décrire comme
une forme hexagonale contrainte du cobalt. Pour des recouvrements plus
grands, le cobalt retrouve sa forme hc stable à température ambiante. La
figure 7.34 montre l’évolution de la distance interplans du cobalt et la zone de
transition cc vers hc entre trois et cinq monocouches.
Dans ce cas, on constate par spectroscopie Auger qu’une impureté présente
dans le chrome, l’azote, tend à migrer à la surface. Elle permet la stabilisation
initiale de l’épitaxie pseudomorphique du cobalt à travers deux mécanismes :
l’abaissement de la tension superficielle du système et la relaxation des
contraintes de surface. On constate qu’une partie de l’azote tend à continuer de
migrer au fur et à mesure du dépôt de cobalt. C’est ce qu’on appelle un effet surfactant : des éléments de faible tension superficielle permettent de favoriser l’épitaxie de matériaux croissant avec des contraintes et d’éviter la formation d’îlots
ou de dislocations d’interface. Ce phénomène est largement utilisé dans la croissance des hétérostructures contraintes dans les semi-conducteurs III-V qui servent à faire des puits quantiques.
Pour mieux identifier la transition cc vers hc, il est intéressant d’utiliser
1’EXAFS de surface (SEXAFS) qui permet de trouver le nombre de plus proches
voisins (voir Chap. 4 pour les principes).
L a figure 7.35 montre les spectres S E W S obtenus pour diverses épaisseurs
de cobalt et la figure 7.36 leur transformée de Fourier.
(20) Bauer E. et Van der Menve, Structure and Growth of crystalline superlattices : from
monolayer to superlattice, Phyç. Rev. B 33 (1986) 3657-3671.
A. CORNET et J.-P. DEVILLE
vue fondamental. I1 s’agit en effet de l’assemblage de matériaux respectivement
ferromagnétiques (Co) et antiferromagnétiques (Cr) : comment se fera le couplage
entre des couches de cobalt et de chrome ? I1 s’agit aussi de l’épitaxie d’un métal
qui peut être cubique à faces centrées (cfc) ou hexagonal compact (hc) selon la
température de dépôt et l’épaisseur des couches (Co) sur u n métal cubique centré (Cr). Si on applique les prédictions sur le mouillage des métaux décrites dans
le chapitre 1 , on constate que dans le cas de Cr/Co on a rAB égal à 0,303 et TAB
égal à 1,004. Ceci est à la limite des conditions dépitaxie mais doit autoriser la
réalisation de multicouches. Par ailleurs, le diagramme de phase de Bauer et
Van der Merwe(20’ montre que le type d’épitaxie va dépendre uniquement des
contraintes d’interfaces. Pour de faibles contraintes, on pourra avoir une croissance pseudomorphique (épitaxie bidimensionnelle), pour des contraintes plus
fortes on aura des orientations complexes (épitaxie unidimensionnelle), instables
et donc sources de défauts dans les couches.
7.1. Croissance de cobalt sur la face (001) du chrome
Dans le cas du dépôt de cobalt sur une face (001) du chrome, la diffraction des
électrons de faible énergie montre que jusqu’à trois couches le cobalt peut adopter la maille du chrome (pseudomorphisme) ce qui peut aussi se décrire comme
une forme hexagonale contrainte du cobalt. Pour des recouvrements plus
grands, le cobalt retrouve sa forme hc stable à température ambiante. La
figure 7.34 montre l’évolution de la distance interplans du cobalt et la zone de
transition cc vers hc entre trois et cinq monocouches.
Dans ce cas, on constate par spectroscopie Auger qu’une impureté présente
dans le chrome, l’azote, tend à migrer à la surface. Elle permet la stabilisation
initiale de l’épitaxie pseudomorphique du cobalt à travers deux mécanismes :
l’abaissement de la tension superficielle du système et la relaxation des
contraintes de surface. On constate qu’une partie de l’azote tend à continuer de
migrer au fur et à mesure du dépôt de cobalt. C’est ce qu’on appelle un effet surfactant : des éléments de faible tension superficielle permettent de favoriser l’épitaxie de matériaux croissant avec des contraintes et d’éviter la formation d’îlots
ou de dislocations d’interface. Ce phénomène est largement utilisé dans la croissance des hétérostructures contraintes dans les semi-conducteurs III-V qui servent à faire des puits quantiques.
Pour mieux identifier la transition cc vers hc, il est intéressant d’utiliser
1’EXAFS de surface (SEXAFS) qui permet de trouver le nombre de plus proches
voisins (voir Chap. 4 pour les principes).
L a figure 7.35 montre les spectres S E W S obtenus pour diverses épaisseurs
de cobalt et la figure 7.36 leur transformée de Fourier.
(20) Bauer E. et Van der Menve, Structure and Growth of crystalline superlattices : from
monolayer to superlattice, Phyç. Rev. B 33 (1986) 3657-3671.