Anomalous co-deposition FeNi

Anomalous co-depositionFeNi.Hugo F. Jurca

Un mot sur la structure Ni/Au(111)1.2ML Ni(111)/Au(111)Ni/Au(111):- EXAFS et XRD indiquent une épitaxie fcc Ni(111)/Au(111), sans contraintes.- Les RX indiquent que la maille Ni(111)/Au(111), n’est pas tournée.- Il existe un moiré de symétrie hex. de période 21 Å. Ce moiré n’est pas tourné, en accord avecles RX.

Un mot sur la structure Fe/Au(111) et Fe/Ni(1ML)/Au(111)1.5ML Fe/Au(111)1430 x 1300 Å 2 AuFeAu(111)a = 2.88 ÅNi(111)a = 2.53 Å0.7 ML Fe/Ni(1ML)/Au(111)Fe(110)2.86 Å4.05 ÅFe/Au(111):- Les tous derniers spectres EXAFS (Fev. 2009) de films 2 et 5 ML indiquent une structure bcc(et non fcc comme on le pensait jusque maintenant) et la diffraction des RX suggère uneorientation Fe(110) sur Au(111) et Ni(111).

Fe(110)Au(111)Ni(111)a’√2 = 4.05a√3= 4.96a√3= 4.38a’ = 2.86a = 2.88misfit 24% (dir. verticale)misfit 1% (dir. horizontale)a = 2.53misfit 8% (dir. verticale)misfit 14% (dir. horizontale)Fe(110) bcc avec 24% detension élastique uniaxiale(dir. verticale).Fe(110) bcc relaxé Avec unerotation de ~5° on le misfitn’est que 2% selon lesdiagonales des deuxrectangles.

Fe(110)Ni(111)a’√2 = 4.05a√3= 4.38a’ = 2.86a = 2.53Fe(110) bcc relaxé / Ni(111)misfit 8% (dir. verticale)misfit 14% (dir. horizontale)Fe(110) bcc relaxé Avec une rotation de ~5° onle misfit n’est que 2% selon les diagonales desdeux rectangles.Si on cherche des coïncidences atomiquesdans une autre direction il faut jouer avec unedéformation du rectangle (// à sa largeur)

Electrodéposition d’alliage / compositionAux. ÉlectrodeUCurrent ~fluxE EQ,BE depA x B 1-xE EQ,APotentialFlux limitépar transfert ECsubstratFlux limité parla diffusionen solutionavec x/(1-x) ~ C A / C B

Electrodéposition d’alliage : vitesse de dépôt et compositionCourent (mA/cm²)0,200,150,100,050,00-0,05Solution Fe80 / Ni20FeNi(1)(2)ABa) U ≤ E Ab) E A < U ≤ E BSelective dissolutionof atom A +mobilité B-0,10-1,2 -1,0 -0,8 -0,6V/V MSEc) E B < UDissolution ofB atom.Two steps dissolution of AB composition0,5-0,6Fe-0,8mA/cm²0,0-0,5M⊥24 26 28 30 32 34Temps (s)Ni1.7 ML1.7MC 80Fe 20Ni à -1.5 V-1,0-1,2-1,4V/V MSE

FeNi/Au(111) : vitesses de dépôt solution Fe80Ni20mA/cm²0.80.60.40.20.0-0.2-0.4-0.6FeNi-0.8-1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4V / V MSEThickness (ML)3.02.52.01.51.00.5Total MLFe MLNi MLFit FeFit NiFeNi0.0580.0140.00 5 10 15 20 25 30 35Time (s)NiFeThickness (ML)3.02.52.01.51.00.5QFeQNiQtotalFeNiNi0.015*x0.0032*x0.00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Time (s)Fe

Vitesse de dépôt du fer dans FeNi: comparaison avec solution de ferFe thickness (ML)3.02.52.01.51.00.50.0Solution 0.5 mM FeSolution 0.5 mM Fe80Ni20FeNi -1.5VFe -1.5VFeNi -1.35 VFe -1.35 V-1.5 V0.0150.00170 10 20 30 40 50 60 70Time (s)-1.35 V

Vitesse de dépôt du Ni dans FeNi: comparaison avec solution de NiThickness (ML)5.04.54.03.53.02.52.01.51.00.5Solution 0.5 mM NiSolution 0.5 mM Fe80Ni20Ni -1.4VNi -1.3VFeNi -1.35VFeNi* -1.35V0.00 10 20 30 40 50 60 70Time (s)-1.4 V-1.35 VCorrigéde [Ni 2+ ]-1.3 V-1.35 V

Comparaison Fe/Ni(1ML)/Au(111) et Fe/Au(111)Courrent (mA/cm²)0,40,30,20,10,0-0,1-0,2-0,3Fe/Au(111)Fe/Ni/Au(111)Thickness (ML)4321Fe/Ni -1.5 VFe/Au -1.5 V-1,6 -1,5 -1,4 -1,3 -1,2 -1,1 -1,0V / V MSE00 10 20 30 40 50 60 70Time (s)• V RedFe/Ni< V RedFe/AuFeNiAuPur effet cinétique et/ou E adscomme pour Ni/PdAu ?

FeNi/Au(111) : un mot sur la microstructuremA/cm²0.80.60.40.20.0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4V / V MSEAtomic %U = -1.5 V1,00,90,80,7Fe0,60,50,4Ni0,30,20,10,00,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0Thickness (ML)Atomic %U = -1.35 V1,00,90,80,7Fe0,60,50,40,3Ni0,20,1Anomalous Fe deposition0,00,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0Thickness (ML)Fe80Ni20 « bcc »Fe50Ni50 déposé à -1.5VOu en condition arnormale fcc

86Fe861.4 MLFe80 Ni20861.4 MLFe70 Ni30444222M0-2M0-2M0-2-4-4-4-6-6-6-8-1000 -500 0 500 1000H (Oe)-8-1000 -500 0 500 1000H (Oe)-8-1000 -500 0 500 1000H (Oe)M86420-2-4-6Fe60 Ni40-8-1000 -500 0 500 1000H (Oe)M86420-2-4-61.4 MLFe50 Ni50-8-1000 -500 0 500 1000H (Oe)86421.4 MLAnomalous co deposition ~ 50Fe50NiM0Anomalous co deposition U = -1.35Stoichiometry ~ 50Fe50Ni-2-4-6-8-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800H (Oe)

Vitesse de dépôt de Fe on différent environnement, etsurface.Thickness (ML)4,03,53,02,52,01,51,00,5Fe/Au at U = -1.5 V0,00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Time (s)Fe/Ni at U = -1.6 VFe/Ni at U = -1.5 VFe (in Fe80Ni20 solution) at U = -1.35 VFe/Au at U = -1.35 V