Etude des interdiffusions en phase solide dans le contact Ni/AlAs

S. Députier , A. Guivarc'H , J. Caulet , A. Poudoulec , B. Guenais , M. Minier , R. Guérin

Les interdiffusions en phase solide entre une couche mince de nickel déposée dans des conditions d'ultra-vide et des couches épaisses d'AlAs épitaxiées sur des substrats de GaAs orientés (001) et (111) ont été étudiées après des traitements thermiques d'une heure, sous balayage de gaz neutres, entre 200 et 600 ○C. L'utilisation de techniques complémentaires d'analyse (RBS, diffraction X, MET) a permis de mettre en évidence, en fonction de la température de recuit, plusieurs étapes successives d'interaction. Ces étapes correspondent soit à des phases ternaires, mises en évidence lors de la détermination expérimentale du diagramme Ni-Al-As et notées A, B, D par analogie avec celles du diagramme Ni-Ga-As, soit à des mélanges de phases constituées de binaires et/ou de ternaires, toutes ces phases étant plus ou moins fortement texturées sur le substrat. En fait, la nature des phases en présence dépend de l'orientation du substrat, la cinétique de réaction apparaissant plus lente pour l'interaction Ni/AlAs(111) que pour celle Ni/AlAs(001), les étapes successives sont observées : tout d'abord un mélange constitué de la phase ternaire B + NiAl puis un autre mélange : phase ternaire A + NiAl + NiAs et en fin d'interaction les deux binaires : NiAl + NiAs. Sur AlAs(111), seules deux étapes sont mises en évidence, la première correspond à la phase ternaire D, la seconde, en fin d'interaction, est constituée du mélange : phase B + NiAl + NiAs. On remarque dans ce cas le recuit à 600 ○C n'est pas suffisant pour atteindre le mélange des binaires NiAl et NiAs qui, selon le diagramme ternaire, est le stade ultime de l'interaction Ni/AlAs. L'analyse comparée des interdiffusions Ni/AlAs et Ni/GaAs montre que NiAl est le composé “clé” autour duquel pivote l'interaction Ni/AlAs alors que ce rôle était joué par NiAs lors des interdiffusions Ni/GaAs. Thermiquement stable et fortement texturé sur AlAs, le binaire NiAl apparaît comme un candidat prometteur pour la réalisation d'hétérostructures NiAl/AlAs/GaAs.

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S. Députier, A. Guivarc'H, J. Caulet, A. Poudoulec, B. Guenais, et al.. Etude des interdiffusions en phase solide dans le contact Ni/AlAs. Journal de Physique III, 1995, 5 (4), pp.373-388. ⟨10.1051/jp3:1995133⟩. ⟨jpa-00249317⟩