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Etude du coeur d’une dislocation de volume par diffraction cohérente de rayons X


Etude du coeur d'une dislocation de volume par diffraction cohérente de rayons X

Les défauts topologiques de la matière ont une grande influence sur de nombreuses propriétés physiques. En science des matériaux, la mobilité des dislocations influence les propriétés plastiques. Dans les semi-conducteurs, les dislocations réduisent le temps de vie et la mobilité des porteurs de charge. Les montées de dislocations d’une onde de densité de charge seraient à l’origine du glissement de la modulation électronique. Plus récemment, la supersolidité de l’Hélium 4 s’expliquerait par l’accrochage de dislocations.

 

Il n’est pourtant pas facile d’observer une dislocation. La microscopie électronique est incontestablement la technique la mieux adaptée pour observer cet objet, le champ de déformation qui lui est associé et sa mobilité. Malheureusement, cette technique ne peut sonder que des échantillons minces avec des environnements limités.

 

Figure 1 : Image de diffraction de la raie 220 du silicium par un faisceau X cohérent

 

Dans cet article, nous proposons de sonder des dislocations enfouies dans le volume de l’échantillon à partir d’un faisceau X cohérent. La diffraction cohérente est en effet un outil bien adapté pour l’étude des defaults de phase de la matière. Nous montrons que le déphasage induit par la présence d’une seule dislocation engendre une figure de diffraction très particulière qui dépend de la structure fine du cœur de la dislocation. Dans le cas du silicium, nous pouvons remonter à sa topologie : il s’agit d’une dislocation dissociée constituée de deux dislocations partielles distantes d’une centaine de microns.

 

L’étude de dislocations en mouvement dans le volume de l’échantillon, sous l’effet de contraintes variées (hautes pressions, champ électrique ou magnétique), est maintenant envisageable.

 

Référence :

Bulk dislocation core dissociation probed by coherent x-rays in silicon
V.L.R. Jacques1, S. Ravy2, D. Le Bolloc’h1, E. Pinsolle1, M. Sauvage-Simkin2, and F. Livet3 - Phys. Rev. Lett. 106, 065502 (2011).
1. Laboratoire de Physique des Solides ; 2. Synchrotron SOLEIL ; 3. SIMAP Grenoble

 

Contact : David Lebolloc’h (david.le-bolloch@u-psud.fr)