Étude du comportement des îlots sur des surfaces métalliques par dynamique moléculaire

Abstract

Le phénomène de la diffusion de surface à base des métaux est très riche en aspects physique et chimique. Ce domaine ne cesse d’attirer l’attention de la communité scientifique et plus précisément les physiciens qui s’intéressent aux problèmes liés aux surfaces et interfaces. La maîtrise du comportement de la diffusion des éléments élémentaires tels que l’adatom, le dimer et les petits ilots (cluster) sur des surfaces métalliques et leurs conditions thermodynamiques à l’état statique et dynamique pendant la croissance, ce qui permet de prévoir le mode de cette croissance et la morphologie de ces surfaces. Dans ce travail nous avons étudié les mécanismes du phénomène de diffusion des systèmes X/Y (110) avec (X = Au, P t, Ag, Cu) et (Y = Au, P t, Ag, Cu). Cette étude utilise la méthode de simulation numérique telles que la dynamique moléculaire en se basant sur le modèle du potentiel d’interaction semi-empirique “Embedded Atom Method-EAM”. Le choix de la surface (110) est justifié par l’anisotropie à la fois géométrique et énergétique. Dans un premier temps nous nous sommes focalisés sur l’étude du phénomène de la relaxation et l’énergie d’adsorption. Ce phénomène de relaxation décrit une variation de contraction ou de décontraction en position entre la couche supérieure et les inter-couches où entre les adatomes déposés et le substrat. L’énergie d’adsorption dépend de la nature du substrat, du type de l’élément élémentaire et de sa forme (T, N, L, S et l). En deuxième temps nous avons déterminé les valeurs des énergies d’activation, des énergies de liaison et des énergies de formation dans les différentes situations et formes pour les différents systèmes. Cette étude statique montre que les deux formes S et l sont plus stables que les autres formes. L’évolution dynamique d’un tétramère pour les deux systèmes P t4/Cu(110) et Au4/Ag(110) de différentes formes (S, T, N, L et I) et espacement dans une gamme de températures (300 − 600K) montre que les structures (4S, 4L, 4T, 4N) tendent vers la structure linéaire 4l la plus stable pour les deux systèmes. Cette transition de la géométrie est régit par l’alternance entre les deux mécanismes de diffusion, le saut simple à bases températures (300−400K) et l’échange à hautes températures (> 400K). Finalement, nous avons términé ce travail par l’étude de la diffusion des îlots du système Aun/Ag(110) avec 15 ≤ n ≤ 35 atomes. D’après les résultats trouvés nous avons constaté que la température à un effet important sur le phénomène de croissance via la transition 2D vers 3D pour les grands ilots. Par contre la croissance des petits ilots est garantie par le phénomène de coalescence.