Qu'est-ce que l'épitaxie?

Answer 1

L'épitaxie est utilisée pour faire croître des couches minces (quelques nanomètres d'épaisseur). On utilise pour cela une surface parfaitement polie d'un monocristal, le substrat, sur lequel seront déposés d'autres atomes. Le substrat est choisi de façon à avoir des paramètres de maille proches de ceux du cristal que l'on veut obtenir.

Il existe plusieurs techniques d'épitaxie :

l'épitaxie en phase solide ;
l'épitaxie en phase liquide, dont :
la méthode de Czochralski ;
la méthode de Bridgman-Stockbarger ;
l'épitaxie en phase vapeur, dont :
l'épitaxie par jet moléculaire ;
l'épitaxie en phase vapeur aux organo-métalliques.

Épitaxie en phase liquide [modifier]
L'épitaxie en phase liquide utilise le principe de la méthode de Czochralski. Le substrat est mis en contact avec une phase liquide sursaturée en l'élément voulu, qui se précipite et cristallise sur le substrat. Cette technique a l'avantage d'être rapide, mais elle est moins précise que les épitaxies en phase vapeur.


Épitaxie en phase vapeur [modifier]
La croissance s'effectue sous vide. Les éléments à déposer, contenus dans des creusets à haute température, sont évaporés et vont se déposer par transport thermique sur la surface du substrat, plus froide mais de température quand même assez élevée pour permettre le déplacement et le réarrangement des atomes.

Il est possible d'observer la croissance cristalline in-situ lors de l'épitaxie par diffraction d'électrons (RHEED). Le contrôle de l'épaisseur de la couche déposée (ou du nombre de couches atomiques) peut s'effectuer à l'aide d'une microbalance à quartz.


Les couches épitaxiales [modifier]
Dans le cas d'une hétéroépitaxie, la croissance d'une couche en surface du substrat est liée à la notion d'épaisseur critique. Ainsi, on parle de croissance cohérente pour une épaisseur de couche inférieure à l'épaisseur critique. Dans ce cas, la couche épitaxiée est en accord de maille avec le substrat, et la croissance est une croissance bidimensionnelle, monocouche par monocouche (MC).

Pour une épaisseur épitaxiée supérieure à l'épaisseur critique, on peut observer un phénomène dit de relaxation. Ce phénomène peut être de deux types.

Soit une relaxation élastique, elle conduit à la formation de nanostructures en surface de la couche épitaxiée. Ce mode de croissance est notamment recherché pour l'élaboration de nanostructures quantiques, ilots quantiques, fils quantiques et boites quantiques.

Si par contre les conditions de croissance (température de substrat, température des chambres d'évaporation, qualité de l'ultravide) sont mal maitrisées, le mécanisme de relaxation induit une relaxation plastique entraînant la formation de dislocations et d'états d'interfaces à l'interface substrat/couche épitaxiée.


Limitations [modifier]
Dans le cas de l'hétéro-épitaxie, le désaccord de réseau (mismatch ou misfit en anglais), c'est-à-dire la différence entre les paramètres de maille du substrat et ceux du cristal déposé, peut entraîner des défauts dans la structure de ce dernier. Dans un premier temps, les atomes déposés s'adaptent à la structure cristalline du substrat. Mais lorsque l'épaisseur du cristal augmente, les propriétés chimiques de ses éléments l'emportent sur le substrat : les atomes choisissent la structure du matériau pur, ce qui déforme le cristal et entraîne la création de dislocations.
Le processus d'épitaxie en phase vapeur est très lent et très coûteux.

Applications [modifier]
Jonctions semi-conductrices
Wafers pour la micro-électronique

Autres cas [modifier]
Il existe aussi des cas où la croissance épitaxiale est « accidentelle », dans le sens où elle est une conséquence du processus mais n'est pas recherchée en soi.

Par exemple, dans le cas de l'oxydation à haute température (corrosion), la couche d'oxyde qui résulte de la réaction entre le métal et l'atmosphère est souvent épitaxiée.

Answer 2

La technique de lépitaxie emploie des substrats mono-cristallins, ayant la forme d'une galette (diamètre de 5 à 10 cm, épaisseur 0.5 mm), sur lesquels on dépose des atomes, couche atomique par couche atomique. C'est le substrat qui impose l'organisation spatiale des atomes déposés. La croissance cristalline a lieu sous vide (10^-10 atmosphères) et à haute température (600 °C).

Avantages de la technique :

- permet de changer la nature chimique des atomes déposés en cours de croissance et l'obtention de structures artificielles, qualifiées de hétérostuctures pour signifier que la composition chimique n'est pas homogène ;

- la vitesse de croissance étant très faible (typiquement 0.2 nm/seconde), cette technique permet de maîtriser les interfaces à la mono-couche atomique près ;

- grâce aux dévéloppements technologiques des 10-15 dernières années, cette technique de croissance garantit une excellente uniformité de composition sur de grandes surfaces ainsi qu'une très grande pureté du matériau synthétisé (moins de 10^15 impuretés/cm^3, à comparer à 10^23 atomes/cm^3, densité typique d'un cristal).

Answer 3

Phénomène d'orientation mutuelle de cristaux de substances différentes, dû à des analogies étroites d'arrangement atomique dans leur face commune et utilisé pour l'élaboration de certains transistors .

Answer 4

On a beaucoup travaillé, ces dernières années, sur la fabrication de monocristaux à partir de ces corps de structure habituellement cryptocristalline. Par exemple, des cristaux métalliques de grandes dimensions peuvent être fabriqués selon divers procédés. La méthode la plus simple, celle du bain fondu, consiste à fondre la substance métallique dans un creuset conique, puis à retirer lentement le creuset hors du four, pointe du cône en avant.
Si les conditions adéquates sont réunies, un germe se forme, à la pointe du cône, puis se développe jusqu'à emplir entièrement le récipient. De tels monocristaux diffèrent souvent, de façon marquée, des métaux sous leur forme habituelle.
On produit maintenant, notamment grâce à la technique de l'épitaxie par jets moléculaires, des cristaux très purs aux caractéristiques spécifiques qui trouvent leur emploi dans l'élaboration des composants à semi-conducteurs et des circuits intégrés.
Quand des rayons X traversent les atomes symétriquement orientés d'un cristal, ces atomes agissent comme un réseau de diffraction, infléchissant les rayons suivant un motif régulier. Les clichés photographiques de ces motifs permettent de déterminer de nombreuses propriétés du cristal.
Deux techniques, en particulier, la production d'images au moyen des microscopes électroniques en transmission et les procédés à émission ionique de champ, révèlent la structure du réseau atomique cristallin.
Un postulat de la cristallographie a longtemps affirmé qu'il n'existait aucune structure cristalline présentant une symétrie d'ordre 5, c'est-à-dire quintuple ou pentagonale, car une telle symétrie est incompatible avec la propriété d’invariance par translation requise pour former des cristaux. En 1984, toutefois, Danny Shechtman, Ilan Blech, Denis Gratias et John-Werner Cahn ont découvert un alliage d'aluminium et de manganèse qui semble contredire cette règle. La figure de diffraction de cet alliage présente la symétrie rotationnelle d'un icosaèdre, ou solide à 20 faces, avec 10 axes de symétrie rotationnelle d'ordre 3 et 6 autres d'ordre 5.
Cette découverte montre qu’il existe une autre organisation de la matière solide, distincte des formes cristalline et vitreuse : les quasicristaux.

Answer 5

EPISTAXIS
hémorragie en provenance des fosses nasales.

Answer 6

Tu trouveras la bonne reponse sur le www.wikipedia.org