Stage Master 2 en 2015, Osmane CAMARA
Contexte. La déformation plastique des matériaux cristallins conduit à l’apparition en surface de marches atomiques liées au mouvement de dislocations émergentes. La hauteur des marches correspond à la composante normale à la surface du vecteur de Burgers des dislocations tandis que leur orientation est intimement liée à leur plan de glissement. L’analyse de ces marches apporte des informations importantes sur les mécanismes de plasticité. Par ailleurs, celles-ci peuvent venir cisailler les marches atomiques (vicinales) déjà présentes à la surface du matériau et conduire à de nouvelles configurations de surface. Ce processus peut ainsi constituer une nouvelle voie de nanostructuration de surfaces en vue de leur conférer de nouvelles propriétés physiques spécifiques.
Résultats. Des monocristaux d’Au{111} ont été déformés à basse température (180K). Les traces de glissement générées en surface par le processus d’émergence des dislocations conduisent à la création d’une structure en ‘damier’ (Fig. 1a). La configuration morphologique élémentaire formée par l’intersection entre une marche vicinale et une trace de glissement est la suivante: 4 niveaux de terrasses autour du point d’intersection (cf. point X), comme visualisé dans le carré blanc. Les monocristaux ont ensuite subi un recuit à 300K, autorisant la diffusion atomique en surface. Il est alors expérimentalement constaté une déstabilisation de la structure en ‘damier’ initiale et l’apparition d’un ‘pont’ entre les deux terrasses de même niveau . Ces résultats suggèrent un phénomène de diffusion des atomes d’Au de long des marches atomiques, du point X vers l’extérieur du coté de la terrasse supérieure (2) et de l’extérieur vers le point X au niveau de la terrasse inférieure (0). Une modélisation basée sur des considérations énergétiques a permis de montrer que cette déstabilisation était toujours favorable, quel que soit l’angle d’intersection entre la marche atomique vicinale et la trace de glissement, en bon accord avec les observations expérimentales STM.
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| Fig. 1. Nanostructure à la surface d’un monocristal d’Au déformé à 180 K à quelques % plastique (a) Structure en ‘damiers’ initiale à 180 K (b) Déstabilisation de la structure après recuit à 300 K |