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Interactions plasma micro-onde H2-CH4 et surfaces
de 3C-SiC (100) influence sur les phénomènes de
nucléation du diamant
J.C. Arnault, S. Saada, P. Bergonzo CEA-LIST,
Laboratoire Capteurs Diamant GIF-SUR-YVETTE,
F-91191, France. L. Intiso, R. Polini Università
di Roma Tor Vergata, Via della Ricerca
Scientifica, ROME I-00133, Italy
Le système expérimental se compose dun réacteur
de dépôt chimique en phase vapeur assisté par
plasma micro-onde dédié à la synthèse de films
de diamant connecté à un ensemble danalyse (AFM,
STM, XPS, UPS) et de préparation de surface sous
ultra-vide (recuits, LEED, évaporateurs). Cet
ensemble permet de réaliser des études
séquentielles où léchantillon est
alternativement exposé à un plasma puis soumis à
une analyse de surface.
Létude des premiers stades de formation des
cristaux de diamant par BEN (Bias Enhanced
Nucleation) est essentielle pour maitriser
lélaboration de films de diamant de haute
qualité (films utra-minces, films
hétéroépitaxiés, films texturés,).
Reconstructions de surface 3C-SiC (100) 3x2 et
c(2x2)
Riche Si 3x2
Terminée C c(2x2)
XPS
LEED
STM
Si 2p
- 1 eV
9 x 9 nm2
20 x 20 nm2
2 monocouches de silicium en excès
terminaison par un plan de carbone
Deux reconstructions de surface du 3C-SiC ont
été exposées à un plasma 100H2 ou 97H2/3CH4
pour étudier la stabilité sous plasma de ces
reconstructions.
Influence de la stœchiométrie de surface sur la
nucléation du diamant par BEN
J.C. Arnault et al. Appl. Phys. Lett. 90 (2007)
044101
La stœchiométrie de surface du SiC influence
grandement la nucléation du diamant par BEN. Les
densités de cristaux sont 3 fois plus élevées sur
une surface terminée par un plan atomique de
carbone.
Cette étude montre que le 3C-SiC (100) est un
matériau très stable sous plasma micro-onde et
que le contrôle de sa stœchiométrie de surface
influence directement les phénomènes de
nucléation du diamant par BEN. Cest, à ce titre,
un substrat  modèle  pour étudier les
mécanismes de nucléation du diamant.