2. Structure des surfaces, phases bidimensionnelles
• Surfaces cristallines
L'arrangement géométrique des atomes à la surface d'un solide cristallin est, en général, différent de ce qu'il est en volume. Cela peut être expliqué, qualitativement, par la nécessité de minimiser l'excès d'énergie superficielle produit par la coupure de liaisons, lors de la création de la surface. Ce réarrangement peut être peu important et se manifeste par un léger déplacement des atomes perpendiculairement à la surface. Cette relaxation de surface est soit positive (augmentation de la distance), soit négative (diminution de la distance), selon le matériau et le type de face du cristal. Ainsi, dans le cas des métaux, les faces les plus rugueuses [cfc(110), cc(100) et cc(111)] présentent des relaxations négatives de l'ordre de − 3 à − 15 p. 100 [de − 9 à − 15 p. 100 pour Al(110), de − 6 à − 10 p. 100 pour Ag(110), de − 5 à − 11 p. 100 pour W(100)]. On rencontre aussi de nombreux cas où le réarrangement est très important. Il produit non seulement un déplacement des atomes perpendiculairement à la surface, mais aussi dans la direction parallèle à celle-ci : on dit alors que la surface est reconstruite. Cette reconstruction produit une structure totalement différente de celle d'un plan du volume. Un exemple typique est celui de la structure 7 × 7 de la face (111) du silicium, matériau de base de l'industrie de la microélectronique : dans de grandes conditions de propreté, la structure, précisée par de nombreuses techniques (en particulier par les travaux récents de microscopie tunnel à balayage), présente, dans les deux directions, une maille sept fois plus grande que celle d'un plan (111) du volume. La reconstruction de surface met en jeu plusieurs couches atomiques, au moins trois dans le cas du silicium (111), et dépend très sensiblement du degré de propreté de la surface. L'incorporation d'atomes étrangers peut changer la nature de la reconstruction et même la supprimer.
[…]… pour nos abonnés, l'article se prolonge sur 10 pages…
