Co-dépôts AgNi et AuNi sur Au(111)

Les nouvelles propriétés des films ultraminces ont motivé de nombreuses études microstructurales sur les films ultraminces d’alliages, notamment des alliages formés par des métaux non miscibles dans le volume. Le dépôt d’alliages ultraminces à partir de métaux immiscibles a souvent été réalisé avec des protocoles de synthèses impliquant le recuit des éléments déposés dans l’ultravide. Les études de ce type de matériaux se sont focalisées sur le recuit des couples d’éléments A-B où A et B possèdent une distance interatomique A-A et B-B respectivement plus petite et plus élevée que celle du substrat. Pour de tels systèmes, les interactions chimiques A-B (supposées défavorables d’après les diagrammes de phases des matériaux massifs) entrent en compétition avec les déformations engendrées par les interactions {A,B}- Substrat. De cette manière, de nouveaux matériaux ont pu être synthétisés avec parfois des microstructures originales, comme pour le système AgCu/Ru(0001) où il y a une auto-organisation de régions riches en Ag et de régions riches en Cu [1]. Le système AgCo/Ru(0001) conduit à la formation d’une solution solide AgCo dans un certain domaine de composition. Grâce à une étape de recuit, ces études ont pu montrer que ces structures constituaient des structures d’équilibre.

Peu d’études se sont intéressées aux alliages de métaux immiscibles obtenus hors équilibre thermodynamique. L’étude la plus ancienne sur les alliages obtenus hors équilibre concerne le système Co-Ag/Ru(0001) [3], où la différence de rayons atomiques entre les matériaux induit la formation d’une alternance de bandes de cobalt et d’argent formant de cette manière un ensemble de dendrites. Plus récemment, des simulations Monte-Carlo ont montré qu’il se forme une alternance de bandes de A et de B par co-dépôt si A et B sont non miscibles. Cette étude est cependant restreinte à des systèmes symétriques où les différences de paramètres de maille A-Substrat et B-Substrat sont de signe opposé, et où la possibilité pour A et B de former des structures avec peu de contraintes comme le moiré ou des réseaux de dislocations n’a pas été envisagée. Dans notre étude de la microstructure d’alliages co-déposés nous nous intéressons aux systèmes AB/Au(111) où A = {Ag, Au} possède un paramètre de maille presque identique à Au, et B = Ni possède un paramètre de maille ~13.5% plus faible que A. Cette situation est différente du cas traité dans la référence 4. Dans nos systèmes, la différence de paramètre de maille de A avec le substrat est nulle contrairement à celle de B. Une alternance de domaines B et A ne devrait donc pas permettre de minimiser les contraintes. En effet, le nickel déposé seul sur Au(111) adopte une superstructure moiré faiblement contrainte (voir chapitre 2). On rappelle dans le Tableau 1 les enthalpies de mélange des alliages massifs AgNi et AuNi. Le cas des alliages PdNi a été récemment étudié par Damian et al [5]. Pour le système PdNi dont l’enthalpie de mélange est nulle, Damian et al ont montré qu’il existe une transition de phase avec une démixtion au-delà de 30% de Pd. Dans ce chapitre, nous étudions l’évolution de la microstructure de monocouches AuNi et AgNi en fonction de leur stœchiométrie et de la vitesse de dépôt sachant que la séparation de phase est favorisée (∆Hmelange >0) pour ces deux systèmes.

..du dépôt, le potentiel du substrat est ramené à ~ -1.10VMSE pour limiter l’impact de la réaction d’évolution de l’hydrogène. L’électrolyte support (ES) est toujours constitué de 1mM H2SO4 + 1mM KCl + 0.1M K2SO4, excepté pour les dépôts avec de l’argent où nous n’ajoutons pas de KCl. Les solutions sont constituées de l’ES auquel les ions métalliques sont ajoutés. Dans ce paragraphe nous détaillons les conditions de dépôt des alliages étudiés par STM. Les dépôts AgNi/Au(111) ont été réalisés sur la surface AuPd(111), c’est-à-dire une surface d’or non reconstruite (voir chapitre 1). L’initiation du dépôt se fait donc par injection de la solution directement au potentiel de dépôt (voir chapitre 1). L’électrolyte support est 0.1 M K2SO4 + 1mM H2SO4. La vitesse de dépôt est d’environ 0.8 MC/min. Deux dépôts de stœ- chiométrie différente seront présentés. Les conditions expérimentales pour ces dépôts sont précisées dans le Tableau 2.