Détermination de la force de thermomigration sur les atomes

Dans les téléphones portables et autres appareils électroniques, une grande différence de température à travers un microcircuit peut provoquer la migration d’atomes, ce qui peut entraîner la rupture de la connexion électrique. Ce phénomène dit de thermomigration a été étudié à l’échelle nanométrique. Pour quantifier les flux atomiques induits par le gradient thermique, nous avons utilisé la microscopie à électrons lents in operando sur une surface de silicium soumise à un gradient thermique de 10^{^4} K/m. La migration est mesurée sur des îlots d’adlacunes métastables de Si(111)-1×1. Les îlots se déplacent dans la direction du gradient thermique à une vitesse de 0,26±0,06 nm/s. Ceci révèle que les adatomes se déplacent vers la région froide et que la force effective exercée sur les adatomes de Si est de 1.4±0.4×10^^-8 eV/nm. Nous avons quantifié la chaleur de transport des adatomes de Si : Q*= 1.2±0.4 eV et montrons qu’elle correspond aux effets combinés du différentiel de création d’adatomes sur les bords des marches et de la diffusion biaisée d’adatomes sur les terrasses atomiques. Cet article est publié dans Physical Review Letters.

Phys. Rev. Lett. 131, 116202 – Published 15 September 2023