Précautions à prendre lors de la caractérisation par XRD de dépôts de nitrure de carbone sur Si(100)

Résumé
La caractérisation des films de nitrure de carbone est délicate du fait de la faible épaisseur des couches et de la nature du matériau. Les substrats sont le plus souvent des monocristaux de silicium orientés selon la direction (100). Le faisceau de photons classiquement utilisé en diffraction X n'est pas strictement monochromatique. La communication rend compte des différentes longueurs d'onde présentes. Le flux de photons de longueur d'onde différente à celle majoritaire (Cu K α₁₊₂) est dans le cas général négligeable. Cependant, pour une orientation parfaite du substrat, l'apport de chaque longueur d'onde est alors mesurable. Plusieurs pics de diffraction, qui ne sont donc pas liés à des plans différents mais à différentes longueurs d'onde, sont alors observables. Ces pics de diffraction supplémentaires peuvent être faussement interprétés comme provenant de β-C₃N₄ car les angles de diffraction théoriques de cette structure semblent correspondre à ceux observés. Une rotation adéquate du substrat permet d'éviter les pics secondaires. Une analyse de couches de nitrure de carbone préparées par pulvérisation magnétron est finalement présentée : Ces couches que l'on pourrait qualifier de cristallines et de structure comparable à β-C₃N₄ sont en fait amorphes.

Abstract
The characterisation of carbon nitride thin films is quite difficult in reason of the nature of the material and the small thickness of the coatings. The substrates are usually (100)-oriented silicon monocrystals. The classically X-ray beam used for XRD is not strictly monochrome. The following paper presents the different involved wavelengths. The photon flow with a different wavelength as the Cu K α₁₊₂ is usually neglected. This part of the beam is measurable for a special substrate orientation. We can then observe diffraction peaks which are due to these wavelength parts of the beam. These peaks can be forced interpreted as β-C₃N₄ one because the theoretical diffraction angles for this substance seem to correspond with those measured. An appropriate substrate rotation allows to avoid these secondary peaks. An analysis of carbon nitride coatings prepared with magnetron sputtering is then presented. The coatings, which could be described as crystalline and with a β-C₃N₄-like structure, are in fact amorphous.