Nos tutelles

CNRS Université Paris 13

Nos partenaires

Rechercher




Accueil > Équipes > FINANO > Thématiques > OR1 : Elasto-plasticité de films minces et ondes acoustiques de surface > Illustrations

Calculs ab initio dans les alliages désordonnés

par admlspm - publié le

Contact : Philippe Djemia

L’étude du comportement des phases métastables est nécessaire pour la compréhension des propriétés structurales et physiques des films minces utilisés dans certains dispositifs de microélectronique, avec des dimensions qui sont réduites à l’échelle nanométrique ou bien des alliages parfois métastables et sursaturés qui peuvent se former aux interfaces de multicouches (A/B)n. Les éléments A et B peuvent être des métaux, des oxydes, des semiconducteurs. Le système Mo-Ni a été retenu pour cette étude numérique par calculs ab initio, de par les études assez approfondies réalisées ces dernières années [1,2], à la fois sous forme de multicouches Mo/Ni que de solutions solides désordonnées Mo_{1-x}Ni_x. Ces deux éléments sont immiscibles et l’on ne prévoit pas pour le massif la formation d’alliage dans une large plage de composition, cependant des films de solutions solides désordonnées ont pu être réalisées par pulvérisation à l’Institut PPRIME [2]. Ces films métastables Mo_{1-x}Ni_x (0 < x < 1) préparés par pulvérisation forment des solutions solides de structure cc pour x < 0.27, des alliages amorphes pour 0.73> x > 0.27 et des solutions solides de structure cfc pour x>0.73. Leurs propriétés structurales ont été étudiées par diffraction de rayons X et leurs propriétés élastiques effectives, par diffusion Brillouin de la lumière [2] et acoustique picoseconde.

Ces résultats expérimentaux ont motivé l’étude numérique par une méthode ab initio qui utilise le code EMTO [3], des propriétés structurales et élastiques de ces solutions solides métastables pour les phases cristallines uniquement. Plusieurs pseudo-potentiels sont utilisés : LDA (local density approximation), GGA (generalized gradient approximation) ou LAG (local Airy gas approximation). Nous trouvons un bon accord pour le paramètre de maille cristalline avec les données expérimentales. Nous constatons un adoucissement progressif des constantes élastiques pour chaque phase cristalline cfc (riche en Ni) ou cc (riche en Mo), comme observé expérimentalement pour les films métastables polycristallins.

  1. G. Abadias, C. Jaouen, F. Martin, J. Pacaud, P. Djemia, F. Ganot. Experimental evidence for the role of supersaturated interfacial alloys on the shear elastic softening of Ni/Mo superlattices. Phys.Rev.B 65, pp. 212105(1-4) (2002)
  2. F. Martin, C. Jaouen, J. Pacaud, G. Abadias, P. Djemia, F. Ganot. Strain, interdiffusion and microstructural evolution under ion irradiation in (111)Ni/(110)Mo multilayers : interdependence with elastic properties. Phys.Rev.B. 71 (4), pp.045422(1-14) (2005)
  3. Computational Quantum Mechanics for Materials Engineers, Levente Vitos, Springer (2007)