Etude par DRX et XPS des couches d'aluminium nitrurées par implantation ionique

Résumé
la majorité des travaux réalisés sur AIN obtenu par implantation d'azote dans de l'aluminium a abouti à la formation de AIN de structure hcp. Cependant, sa structure cubique a kt6 rarement observée. Une étude par diffraction des rayons X, associée à la spectroscopie XPS, sur des films de Al (3000Å) implantés à 60keV avec des doses de 1.10¹⁷, 3. 10¹⁷et 5. 10¹⁷N⁺/Cm², est presentée. L'effet le plus important observé sur les différents spectres DRX est le dédoublement des raies de diffraction de Al qui est plus marqué à la dose intermédiaire. Il révèle la présence de deux phases cubiques ayant 4,032 Å et 4,062 Å comme paramètres de maille. Du nitrure d'aluminium de structure cfc (a = 7,938 Å) est aussi observé à cette dose. Finallement, après implantation à 5. 10¹⁷N⁺/cm² AIN de structure hexagonale apparaît suivant les directions (100) et (002). D'autre part, les analyses XPS montrent un déplacement chimique de l'aluminum dû à son environnement en azote pour les trois doses d'implantation.

Abstract
There are several reports wich show the spontaneous formation of hexagonal AIN by direct nitrogen ion bombardement of Al matrix or deposited layers. Nevertheless ambiguous data on the formation of a cubic solid solution by ion implantation exist. The present paper mainly deals with grazing angle X-ray diffraction investigation of Al thin film (3000Å) deposited on glass plates and nitrogen implanted at 60keV with 1. 10¹⁷, 3.10¹⁷ and 5. 10¹⁷ ions /cm². The main diffraction effect observed is a splitting of Al diffraction maxima which is markedly observable at the intermediate dose and reveals presence of two facecentred cubic structures with 4.032 Å and 4.062 Å as lattice parameters. Another well crystallised cubic structure klonging to AIN was also detected at this implantation dose, which is not the case for the low dose. Finally at the high dose hcp AIN structure appears with strong diffraction directions (100) and (002). Furthermore XPS analysis show a chemical shift of the Al2p photoelectron line dependent on its nitrogen environment for the three implanted samples.