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Grenoble INP
Science et ingénierie des matériaux et des procédés

Caractérisation de semi-conducteurs en couches minces par microscopie PhotoElectrochimique (mPEC)

Contacts :Yves Wouters, Jean-Pierre Petit & Alain Galerie

Pour un oxyde dont la présence dans un film peut être signée par mesure du gap, le type de semi-conduction (chromine n et p, figure 1), mais aussi la distribution latérale (hématite et (Fe,Cr)2O3, figure 2), ou bien encore le niveau d'adhérence (TiO2 rutile, figure 3), sont autant d'informations que délivre la technique et qui nous aide à mieux comprendre les mécanismes conditionnant la durabilité des alliages en service.

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Fig. 1 : Photocaractéristiques en potentiel de chromine Cr2O3 formée thermiquement sur chrome pur, mettant en évidence la semi-conduction de type n pour la partie interne de la couche et de type p pour la partie externe.

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Fig. 2 : Images en photocourant à 2,41 eV et 2,73 eV d'un film d'oxyde formé thermiquement sur un acier ferritique, mettant en évidence la distribution spatiale de l'hématite Fe2O3 et de la solution solide rhomboédrique (Fe,Cr)2O3.

 

Ce type d'information permet de mieux comprendre le développement de l'oxydation catastrophique des aciers en liaison avec la formation d'oxyde de fer en lieu et place d'une couche protectrice attendue de chromine Cr2O3.

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Fig. 3 : Image de cohésion d'interface (ICI) et de qualité structurale (SQI) obtenues par traitement du photocourant enregistré à différents potentiels de polarisation d'un film thermique de TiO2 rutile, mettant en évidence des hétérogénéités en termes de zones de décohésion et de contraintes de croissance.

 

Ces hétérogénéités sont liées à la présence de pores, de cavités, de microdécollements, qui à terme peuvent conduire à l'écaillage d'un film d'oxyde thermique et à la détérioration rapide du matériau.

 

Rédigé par Sabine Lay-Dietrich

mise à jour le 9 octobre 2014

Université Grenoble Alpes