Study of the formation and the oxidation of thin Al-Ni alloyed layers after an Al deposit on a Ni(111) single crystal

Etude de la formation et de l'oxydation de couches
minces d'alliages Al-Ni après dépôt d'Al sur un
monocristal de Ni(111)

Séverine Le Pévédic (1)

1 INSP - Institut des Nanosciences de Paris

This work concerns the formation and the oxidation of thin Al-Ni alloyed layers after an Al deposit on a Ni(111) single crystal under UHV conditions. The surface and bulk composition, the structure and the epitaxial relationship of the alloyed layers have been determined in situ by ion beam analysis, low energy electron diffraction and Auger electron spectroscopy, as a function of deposited Al amount and the annealing temperature. The formation of an ordered epitaxial layer of Ni3Al(111) is followed, above a critical thickness of Al (4.5 MC), by the formation of an ordered and relaxed layer of NiAl(110). The kinetics of formation of these thin alloyed layers involves complex mechanisms of diffusion and corresponds probably to a heterogeneous growth. The oxidation at 300 K followed by an annealing at 1000 K of these alloyed layers leads to the formation of a ultrathin (about 5 Å) epitaxial aluminum oxide film on Ni(111), with a stoechiometry near to Al2O3.

Cette étude porte sur la formation et l'oxydation de couches minces d'alliages Al-Ni après dépôt d'Al, à 130 K, sur un monocristal de Ni(111), sous UHV. Leur composition, leur structure, en surface et en volume, et leur relation d'épitaxie ont été déterminées in situ par analyse par faisceau d'ions, diffraction d'électrons lents et spectroscopie Auger, en fonction de la quantité d'Al déposée et de la température de recuit. La formation d'une couche ordonnée et épitaxiée de Ni3Al(111) est suivie, au-delà d'une épaisseur critique d'Al de 3,8 nm, par celle d'une couche ordonnée et relaxée de NiAl(110). La cinétique de formation de ces couches alliées est complexe et correspond probablement à une croissance hétérogène. En oxydant à 300 K puis en recuisant à 1000 K ces alliages minces on obtient une couche ultramince (épaisse d'environ 5 Å) d'oxyde d'aluminium épitaxiée sur Ni(111), de stoechiométrie voisine d'Al2O3.

Mots clés: Aluminum-Nickel alloys; aluminum oxide; ultrathin layers; epitaxial growth; ion beam analysis.

Mots clés: analyse par faisceau d'ions; Alliages Aluminium-Nickel; oxyde d'aluminium; couches ultraminces; croissance épitaxiée; diffusion; analyse par faisceau d'ions.

Domaines: Matière Condensée [cond-mat]

Séverine Le Pévédic. Etude de la formation et de l'oxydation de couches
minces d'alliages Al-Ni après dépôt d'Al sur un
monocristal de Ni(111). Matière Condensée [cond-mat]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00165301⟩