Projet ANR-06-BLAN-0307 – SEAMAN : Simulation of Electrodeposition at Atomic scale and in-situ Microscopy : Alloys Nucleation growth
Programme : Programme blanc (BLANC) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR SUD (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR SUD)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique
Montant : 275000.0 euros
Date de début : 2006
Durée : 36 mois
Résumé : Contexte scientifique : La croissance électrochimique est une alternative prometteuse aux méthodes de dépôts physiques, notamment dans l'ultra-vide, car elle autorise une grande souplesse pour l'élaboration de films minces sur des surfaces de forme complexe. Depuis l'avènement des techniques de microscopie en champ proche in situ (STM électrochimique) et la faculté de préparer des surfaces de monocristaux de métaux nobles (ex. Au, Pt) par des techniques de recuit à l'air, l'étude et la description des premiers stades de la croissance électrochimique ont fait des progrès constants. Les meilleures études STM in situ ont apporté des informations détaillées, à l'échelle atomique, sur l'influence des hétérogénéités de surface sur la germination, les modes de croissance, la structure cristalline des couches mono-métalliques et les relations d'épitaxie.  Au regard de la modélisation des processus électrochimiques, l'ensemble des données expérimentales remet en question les modèles de cinétique électrochimique classique, puisque ceux-ci reposent encore sur l'hypothèse, clairement erronée d'après les mesures STM, d'un comportement homogène de la surface. Ils ne permettent donc pas de prévoir la microstructure de dépôts réels.  Les systèmes bi-métalliques (alliages) offrent un degré de liberté supplémentaire pour modifier, voire ajuster les propriétés magnétiques de nanomatériaux. Force est cependant de constater que les connaissances actuelles restent très empiriques, en particulier dans le domaine de la croissance électrochimique, et donc dans la compréhension de l'influence de la structure à l'échelle atomique d'un dépôt d'alliage sur les propriétés magnétiques. Il existe peu d'études expérimentales ou théoriques de la croissance électrochimique d'alliages à l'échelle atomique.   Objectifs : L'ambition de ce projet est de comprendre, en couplant expérience et modélisation aux mêmes échelles spatio-temporelles, le rôle des hétérogénéités de la surface du substrat monocristallin et de la ségrégation dans les processus de germination-croissance de couches ultraminces d'alliages (quelques plans atomiques). Nous proposons une étude expérimentale et des simulations d'alliages à tendance à l'ordre, à la solution solide ou à la démixtion, associant un métal noble (Au, Pt, Pd) et un métal ferromagnétique parmi (Co, Fe, Ni). Les simulations permettront d'élaborer les modèles de croissance nécessaires pour maîtriser le co-dépôt (dépôt simultané de deux métaux) en fonction des différentes énergies d'interactions entre les atomes de différentes natures chimiques de l'alliage. L'étude expérimentale visera à observer par STM in situ les modes de germination et de croissance des couches et à déterminer leur structure atomique et la configuration chimique (solution solide, phase ordonnée ou démixtée). On explorera, pour un système donné, l'influence des paramètres de dépôt sur la structure atomique finale des couches pour évaluer les limites de l'électrodéposition quant à l'ingénierie des alliages magnétiques. Outre la compréhension des phénomènes de germination et de croissance d'alliage, le projet ouvre la perspective d'étudier la contribution de l'arrangement atomique dans les propriétés magnétiques des alliages.   Description du projet et méthodologie :  *	Etude par STM in situ des premiers stades du dépôt d'alliages magnétiques bimétalliques ferromagnetique / non magnétique sur Au(111). La germination et la croissance de ces alliages seront étudiées en fonction des conditions de dépôt. Nous serons amenés à étudier la croissance de chaque métal indépendamment sur Au(111) par des techniques gravimétrique et STM pour aider à déterminer les énergies d'adsorption, dont les valeurs sont des données nécessaires aux simulations. Nous étudierons aussi la croissance sur des Au(111) avec différents angles de coupe, donc avec différentes densités de marches.  *	Modélisation multi-échelle, associant de manière cohérente simulations aux échelles atomique (dy.