Recherche fondamentale via rayons X synchrotrons sur matériaux technologiques clefs

Orateur : Soutenance HDR de Xavier BIQUARD (CEA/INAC/MEM)

Dans cette soutenance de HDR, je vais exposer deux thématiques de recherche fondamentale concernant des matériaux technologiques clefs utilisant le rayonnement X synchrotron de l’ESRF délivré sur les lignes CRG Françaises. La première thématique concerne les matériaux à changement de phase rapide GeTe-Sb2Te3 qui sont couramment utilisés de nos jours dans les Blu-ray. En utilisant l’EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure), nous étudierons la structure locale du matériau à la fois dans sa phase amorphe et dans sa phase cristalline. Cela montrera que la structure cristalline n’est pas celle déterminée par les études de diffraction mais qu’elle reste « désordonnée » ce qui contribue à expliquer la commutation si rapide de ces matériaux. Cela montrera aussi que ce sont les liaisons GeGe qui limitent cette vitesse, expliquant ainsi pourquoi l’ajout de Sb permet d’abaisser le temps de commutation de 300 à 100ns seulement. La seconde thématique concerne le matériau HgCdTe déposé sur substrat CdZnTe et utilisé dans les caméras infrarouges à haute-performance. En utilisant la micro-diffraction de Laue en faisceau blanc (µLaue, 500 nm de résolution spatiale), nous étudierons les influences successives de 4 étapes technologiques nécessaires à l’élaboration d’un pixel de caméra. Ainsi, le rapport d’intensité pic fort sur faible signera la densité de dislocation de misfit induite par l’étape d’implantation. Les coupes 2D de pixel montreront que la gravure est une étape neutre, déformation et désorientation locales dans le pixel résultant uniquement du dépôt de la couche de passivation. Ce phénomène est partiellement guéri par le recuit avec un résiduel concentré sur le bords du pixel, le centre du pixel semblant indemne. Après optimisation du µLaue, une précision de mesure en déformation de 10-5 sera obtenue ce qui permettra de montrer que le substrat de CdZnTe res te parfaitement relaxé et de différencier dans les 6µm de la couche de HgCdTe, une zone de croissance cohérente (épaisseur critique) suivie d’une zone de relaxation par dislocations et finalement une zone de surface pleinement relaxée.

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