Etude de capacités en couches minces à base d'oxydes métalliques ...

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Chapitre 4 : Lien entre structure cristallographique et propriétés électriques
En fait, l’onde est partiellement réfléchie par les atomes voisins après un "temps de séjour
dans le potentiel traversé" avant de revenir sur l’émetteur (atome sonde).
Le retard de phase fournit une signature chimique du réflecteur. A cela s’ajoute la phase due
au trajet optique séparant l’onde réfléchie de l’onde sortant de l’atome sonde.
Dans l’expression du coefficient d’absorption normalisé χ(k), la fréquence des oscillations
donne la longueur des distances interatomiques tandis que la nature et le nombre des atomes
proches voisins de l’atome sonde sont à l’origine de la phase et de l’amplitude du signal
EXAFS.
Dans le domaine de la diffusion simple (trajets simples de l’onde rétrodiffusée
atome-sonde ↔ voisin) l’expression de χ(k) peut s’écrire sous la forme :
N j f j(
k)
χ ( k)
∝ ∑ 2 sin(
2kR
j+
Φ j)
Équation 4-1
j R j
Où Nj est le nombre d’atomes j à la distance Rj, fj(k) l’amplitude de rétrodiffusion par un
atome j et Φj le déphasage total introduit par les potentiels atomiques pour une rétrodiffusion
par un atome j.
L’équation 4-1 est en fait une représentation simplifiée ; elle ne tient pas compte de certains
effets supplémentaires comme :
- l’agitation thermique (facteur de Debye-Waller) qui produit un amortissement des
oscillations,
- la perte de cohérence par diffusion inélastique et par limitation de la durée de vie
de l’état excité.
χ(k) est donc le résultat de la superposition d’un certain nombre d’oscillations sinusoïdales en
k, de période d’autant plus petite que Rj est grand. Il est ainsi possible d’en déduire les
paramètres structuraux (Nj, Rj) à partir des paramètres atomiques Φj et fj.
1.2.2. Conditions de mesure
La meilleure source actuelle pour la mise en œuvre d’une étude EXAFS est le rayonnement
synchrotron. Son intensité permet d’assurer une bonne statistique de comptage, nécessaire
pour une bonne définition de la fonction d’interférence χ. Les matériaux ont été caractérisés
sur la ligne FAME (BM30B) de l’ESRF [2]. Cette ligne délivre un rayonnement X
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