Equipe Contraintes mécaniques
dans des objets de petites dimensions
Stresses in objects with small dimension

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	Haut : Cliché de diffraction 004 d’une ligne de Si (100 x1000 nm) obtenu par diffraction des rayons X au rayonnement synchrotron. Bas : Cliché calculé à partir du champ de déplacements évalué par éléments finis.
	(a) Densité et (b) champs de déplacements d’une ligne de Si (100 x1000 nm) obtenus par inversion du cliché de diffraction 004. (c) Déplacements calculés par éléments finis.
	Simulations Monte Carlo cinétique avec mécanisme lacunaire. Les interfaces tendent à se raidir bien que les éléments soient miscibles.

Thèmes de recherche :

L’équipe développe des études expérimentales et théoriques sur les champs de contraintes dans des cristaux de dimensions sub-micronique à nanométrique. Les outils utilisés sont la diffusion des rayons X (source de laboratoire ou bien rayonnement synchrotron), les mesures de courbure et la simulation numérique.

L’activité de recherche du groupe est structurée autour de 3 thématiques :

- Propriétés mécaniques de films minces et de nanostructures :

Les propriétés mécaniques des objets de petite dimension sont différentes de celles des matériaux massifs. La contribution respective du glissement des dislocations, du fluage diffusionnel ou du glissement aux joints de grains aux mécanismes de déformation reste encore l’objet de débats ainsi d’ailleurs que la modification nécessaire de ces approches dans un milieu confiné. Nous nous intéressons principalement à des métaux simples : Cu, Al, …

- Contraintes, diffusion et réactivité :

Le développement des contraintes et leur influence sur la cinétique au cours de l’interdiffusion entre deux éléments restent mal compris. Nous nous intéressons à deux types de systèmes : 1) des multicouches constituées d’éléments miscibles : Mo/V, Cu/Ni, Si/Si_xGe_1-x. Ce sont des systèmes modèles dans lesquels il existe un effet de taille modéré (qqs %) mais des propriétés de cohésion et d'élasticité contrastées. 2) des couches minces métalliques (Pd, Co, Ni) sur Si qui forment, par diffusion réactive, des siliciures.

- Développement de méthodes d’analyse des déformations et contraintes locales :

Les contraintes sont en général très inhomogènes dans les objets de petites dimensions à cause de la proximité des surfaces et interfaces. Il est essentiel de connaitre avec la meilleure résolution spatiale possible (nm) les contraintes locales car ce sont elles qui bien souvent déterminent les propriétés ou bien sont responsables de la génération de défauts. L’équipe développe des méthodes non destructives pour déterminer les déformations à une échelle aussi locale que possible : diffraction cohérente des rayons X, microdiffraction et calculs par éléments finis.

Mots clefs :
Contraintes, déformations,  élasticité, plasticité, dislocations, films minces, nanostructures, multicouches, réactivité, diffusion, métaux, semi-conducteurs, siliciures, diffusion des rayons X, cohérence, synchrotron, Monte Carlo, dynamique moléculaire

Equipements spécifiques :
• Diffraction de rayons X - Deux diffractomètres 4 cercles dont un monté sur une anode tournante 18 kW - Un diffractomètre deux cercles. Optiques RX pour mesures haute résolution. Chambres en température sous vide.
• Banc de mesure de courbure en température et sous vide.
• Cluster de PC.

Partenaires :
STMicroelectronics, ATMEL, Philips, Freescale, ANR PNANO, Projet plateforme caractérisation CIM-PACA, Plateforme MicroPackS, Réseau RMNT Stressnet, NASA, LTP (ESRF, Desy, U. Linz)

Collaborations scientifiques :
GDR Relax, Soleil, LTPCM, LMGP, L2MP, CRMCN, CMP Gardanne, CEA Saclay, CEA leti, CMCU Tunisie, U. Dortmund, U. Illinois, U. Cornell, U. Debrecen, U. Leoben, MPI Stuttgart, IBM Watson