Croissance de matériaux

Chercheur responsable : Patrick Fournier

Croître de nouveaux matériaux permet de défier les théories existantes et d'explorer des comportements physiques inédits de la matière qui pourraient présenter des intérêts technologiques. Pour se faire, les chercheurs disposent de différents outils de croissance de monocristaux ou de couches minces.

Épitaxie par ablation laser

Personnel responsable du fonctionnement

L’épitaxie par ablation laser permet de créer plusieurs types de de matériaux, surtout des oxydes, en variant la concentration d’un composant chimique, comme le cérium dans les composés du type Pr2-xCexCuO4 où x est compris entre 0 et 1. Le laser excimer à haute énergie vaporise une cible à l'intérieur d'une chambre à atmosphère controlée. Les jets d'atomes sont déposés en proportion stœchiométrique sur un substrat maintenu à haute température favorisant la croissance de structures cristallines souvent très complexes. L'expérimentateur désire obtenir des couches épitaxiales, c'est à dire qu'elles présenteront une orientation préférentielle de leur structure cristalline par rapport à celle du substrat.

Appareillage

  • Laser Excimer LPX-305i pulsé : λ = 248nm , Énergie = 1.2J/pulse, répétition maximale = 50Hz, largeur pulse ~ 20 - 30 ns.
  • Deux chambres à atmosphère contrôlé (O2, N2O, Ar...) avec élément chauffant pouvant atteindre 950oC, et système multi-cibles pour dépôt de multi-couches :
  • chambre sphérique conventionnelle d'un diamètre de 30 cm;
  • chambre d'un diamètre 45 cm avec porte avant.

Échantillons

  • Matériaux fabriqués : YBa2Cu3O7, Re2-xCexCuO4 (Re = Pr, Nd, Sm), La2-xSrxCuO4 , Re1-x(Ba,Sr,Ca)xMnO3 (Re = La, Pr, Nd, Sm), CeO2, SrTiO3, BaTiO3, La2CoMnO6, Bi2CoMnO6, multicouches de tous ces matériaux.

Croissance cristalline

    Personnel responsable du fonctionnement

    Les méthodes d'électrocristallisation assurent aussi un approvisionnement en nouveaux matériaux recherchés.

    Équipements

    • cellules électrochimiques;
    • source de courant constant;
    • évaporateur;
    • dessiccateurs;
    • système de séchage des solvants organiques.

Fours

    Personnel responsable du fonctionnement

    Traiter dans un four thermique un échantillon sous une atmosphère contrôlée en modifie les propriétés. Certains fours, dont le four à image, servent à cristalliser de nouveaux matériaux.

    Équipements

    • four à image;
    • deux fours programmables horizontaux à trois zones, permettant d'atteindre 1200 degrés Celsius;
    • deux fours programmables horizontaux à recuit rapide, permettant d'atteindre 1200 degrés Celsius;
    • deux fours cubiques programmables, permettant d'atteindre 1700 degrés Celsius;
    • trois fours cubiques programmables, permettant d'atteindre 1200 degrés Celsius;
    • un four programmable de large masse pouvant atteindre 1500 degrés Celsius;
    • un four vertical permettant d'atteindre 1200 degrés Celsius;