Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 22, Numéro 10, octobre 1987
Page(s) 1139 - 1144
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:0198700220100113900
Rev. Phys. Appl. (Paris) 22, 1139-1144 (1987)
DOI: 10.1051/rphysap:0198700220100113900

Evolution des interfaces a-C/Au et Au/a-C durant la progression d'un empilement de condensats ultrafins

H. Schaffar1, G. Desrousseaux2, A. Carlan1 et B. Robrieux2

1  Laboratoire d'études des Propriétés Physiques des Couches Minces, Unité associée au C.N.R.S. N° 797, Université d'Aix-Marseille , Faculté des Sciences et Techniques de Saint-Jérôme, avenue Escadrille Normandie-Niémen, 13397 Marseille Cedex 13, France
2  Laboratoire de Microscopie et Diffractions Electroniques, Unité associée au C.N.R.S. N° 797, Université d'Aix-Marseille , Faculté des Sciences et Techniques de Saint-Jérôme, avenue Escadrille Normandie-Niémen, 13397 Marseille Cedex 13, France


Abstract
Stacking sequences of gold on amorphous carbon (a-C) are realized by thermal evaporation under UHV. Simultaneous recordings of the planar current intensity I and the mass thickness e(a-C) or e(Au) of the condensate, a-C or gold, clearly show three regimes of increasing of I. The first regime is observed during the formation of a-C films which make up either the initial substrate or the covering of metal granular deposits after burying of grains. In this first regime, I increases very slowly with e (a-C). During the metal condensations the fast increase of I with e(Au) shows a second regime for the variation of I under atomic flux. When the covering of gold granular deposits by carbon atoms begins, the increase of I reaches a third regime which ends with the burying of grains. The conservation of the carbon atom flux causes then the reappearance of the first regime. These regime changes enable us to estimate the thickness of the a-C films, which is concerned with the 2-D variable range hopping (regime 1). The increase of I in regime 2, is accentuated by going from one bilayer of stacking sequence to the following. The theory of the tunnel effect between metal grains via the a-C substrate shows that the accentuated increase of the number density of grains explains that of the current intensity during the formation of two successive metallic condensates separated by an a-C film. An interpretation in terms of increase of the density of nucleation active sites is suggested.


Résumé
Des empilements d'or sur carbone amorphe (a-C) sont réalisés par évaporation thermique sous ultravide. L'enregistrement simultané du courant I circulant dans leur plan et de l'épaisseur massique e (a-C ) ou e (Au ) des condensats de a-C ou d'or fait clairement apparaître trois régimes de croissance de I. Le premier régime est celui observé durant la formation des films de a-C constituant soit le substrat initial, soit les couvertures des dépôts métalliques granulaires après ensevelissement des grains. Dans ce régime 1, I croît très lentement avec e(a-C). Durant les condensations de métal, la croissance rapide de I avec e (Au ) montre un second régime de variation de I sous flux atomique. Lorsque débute la couverture des dépôts granulaires d'or par des atomes de carbone, la croissance de I avec e(a-C) adopte un troisième régime qui se termine avec l'ensevelissement des grains. Le maintien du flux d'atomes de carbone fait alors réapparaître le régime 1. Ces changements de régime permettent d'estimer les épaisseurs du film de a-C, caractérisées par une conduction s'effectuant par sauts 2-D à distance variable (régime 1). La croissance de I dans le régime 2 augmente quand on passe d'un étage de l'empilement au suivant. La théorie de l'effet tunnel entre grains d'or via le substrat de a-C montre que cette augmentation traduit celle de la croissance de la densité des grains. Une interprétation en terme d'accroissement de la densité de sites actifs de nucléation est suggérée.

PACS
6848 - Solid solid interfaces.
6855 - Thin film growth, structure, and epitaxy.
6865 - Low dimensional structures: growth, structure and nonelectronic properties.

Key words
carbon -- discontinuous metallic thin films -- gold -- interface structure -- nucleation -- vacuum deposited coatings -- ultrathin condensate stacking sequence -- grain burying -- grain density -- UHV thermal evaporation -- mass thickness dependence -- planar current intensity -- metal granular deposits -- 2 D variable range hopping -- bilayer -- nucleation active sites -- C Au interface evolution