Nous étudions la formation de couches minces et ultra-minces sur un substrat après divers types de dépôt sur une surface (épitaxie par jets moléculaires, ablation laser, évaporation …) ou après réaction chimique entre cette surface et un milieu externe (exposition aux gaz, aux liquides).
De nombreux processus et paramètres régissent cette croissance et déterminent les propriétés physiques des systèmes formés :
Notre objectif, pour un système donné, est d’établir les liens entre la nature de la couche (profils de composition et de structure), ses propriétés physiques et les processus principaux conduisant à sa formation, après avoir identifié ces derniers, notamment par traçage isotopique. Nous privilégions le cas de couches nanométriques car l’étendue des champs de déformation cristalline, de transfert de charge par effet tunnel, ou de la longueur de cohérence d’un spin, par exemple, est très souvent de cet ordre de grandeur. Le cas de l’étude de la formation de couches nanométriques est donc d’un intérêt spécifique aussi bien du point de vue des mécanismes de formation de la couche que de leurs propriétés physiques, et est aussi d’un très grand intérêt technologique.
Nous nous intéressons à de nombreux systèmes destinés à la microélectronique tel que la formation de diélectriques sur Si (HfO2 et ses dérivés nitrurés) pour l’isolant de grille des transistors à effet de champs (MOSFET), l’oxydation thermique de SiC, la croissance de semiconducteurs magnétiques (GaMnAs, ZnO:Co,Mn), ou la croissance de nanocristaux de SiC à l’interface SiO2/SiC. La formation d’alliages Ni-Al et la croissance thermique d’Al2O3 sur ces alliages est également étudiée. Dans certains cas (SiC, diamant) nous étudions des défauts crées de manière contrôlée par faisceau d’électrons ou d’ions.
Pour toutes ces études nous disposons d’outils expérimentaux spécialisés, et souvent développés par notre équipe :