Transport atomique dans des gouttelettes d’Au-Ge sur Ge(111): Mouvements aléatoire et dirigé

Dans les alliages liquides les phénomènes de diffusion atomique ainsi que de dissolution ou de cristallisation à l’interface liquide-solide jouent un rôle important sur leur stabilité. Pour aborder ces processus physique, notre approche a consisté à combiner l’étude de la dynamique de fluctuation de l’alliage et sa réponse à une perturbation électrique.

Dans cette lettre, nous avons étudié le transport atomique dans des gouttelettes d’alliage Au-Ge sur un substrat de Ge (111) in situ par microscopie électronique à électrons lents et ex situ par microscopie à force atomique. Nous avons montré que ces gouttelettes d’Au-Ge creusent un trou dans le substrat pour atteindre la composition chimique du liquidus et se déplacent de manière aléatoire ou dirigée lorsqu’un courant électrique est appliqué dans le substrat. Le mouvement des gouttelettes implique un phénomène de dissolution du substrat de Ge à l’avant du front et de cristallisation à l’arrière. En étudiant la dynamique browienne des gouttelettes et leur vitesse de dérive lorsqu’un courant électrique est appliqué nous avons mis en évidence deux régimes distincts de température limitant le transport atomique. A haute température, le transport de matière est limité par l’attachement ou le détachement des atomes de Ge à l’interface liquide-solide tandis qu’à basse température, il est caractérisé par un mécanisme de nucléation 2D de couches atomiques de Ge à l’interface liquide-solide.

Leroy, A. El Barraj, F. Cheynis, P. Müller, and S. Curiotto

PHYSICAL REVIEW LETTERS 123, 176101 (2019)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.176101