Dépôt d'agrégats préformés sur surface de graphite : étude de l'interaction métal-oxyde à l'échelle nanométrique
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This study deals with stability of nanostructures formed by silver clusters deposition on graphite with respect to annealing or inclusion of oxides as well as the possibility of spontaneously organizing them via the surface defects. The chemically heterogeneous clusters are produced by reactive nucleation and are identified by high resolution mass spectrometry. Deposits are imaged by electron microscopy and are defined by a parameter to characterize morphologies. The presence of oxygen in the clusters causes the fractal form to decompose into a series of equally sized and equidistant fragments. The analogy with Rayleigh instabilities is discussed. This resulting pattern differs from that obtained by thermal activation although also driven by surface self-diffusion. When molybdenum oxide is added to oxygen for nucleation, synthesis of free silver molybdate clusters is achieved by laser annealing. This transition in mass spectra results on the substrate in a reduction of several orders of magnitude of cluster diffusion and in a morphological transition: the grown islands, called nanochains, present an anisotropic growth and a periodic structure. They are very stable in shape with respect to annealing. A growth mechanism is proposed. Film “morphodrome” according to the cluster chemical composition is established and the possibility of controlling the film properties is shown. This effect is added to that of particular graphite defects for which a correlation between defect dimension and cluster diffusion is highlighted for the growth and the organization of the islands.
Abstract FR:
Ce travail concerne la stabilité, face à un recuit ou à l'inclusion d'oxydes, des nanostructures formées par dépôt d'agrégats d'argent sur graphite et la possibilité de les organiser spontanément via les défauts de surface. Les agrégats chimiquement hétérogènes sont produits par nucléation réactive et identifiés par spectrométrie de masses à haute résolution. Les dépôts sont imagés par microscopie électronique. Un facteur de forme est défini pour caractériser les morphologies. La présence d'oxygène dans les agrégats provoque la décomposition de la forme fractale en une série de fragments monodisperses et équidistants. L'analogie avec les instabilités de Rayleigh est discutée. Cette relaxation diffère de celle obtenue par activation thermique bien qu'également pilotée par l'auto-diffusion de surface. Lorsque MoO3 est ajouté à O2 pour la nucléation, la synthèse d'agrégats libres de molybdate d'argent est possible par recuit laser. Cette transition dans les spectres de masses se traduit sur le substrat par une diminution de plusieurs ordres de grandeur du coefficient de diffusion des agrégats et par une transition morphologique: les îles, appelées nanochaînes, présentent une anisotropie de croissance, une structure périodique et sont morphologiquement très stables face au recuit. Un mécanisme de croissance est proposé. Le " morphodrome " des dépôts en fonction de la stœchiométrie est établi et la possibilité de piloter a priori les propriétés du film est démontrée. Cet effet s'ajoute à celui de défauts particuliers du graphite pour lesquels une corrélation entre dimension du défaut et diffusion des agrégats est mise en évidence pour la croissance et l'organisation des îles.