Semi-conducteurs/Microélectronique

Le nitrure de vanadium, VN, est un matériau pseudocapacitif très prometteur (Robert et al., 2018). Compatible avec les techniques de production comme le dépôt par pulvérisation, il est un candidat potentiel pour des applications dans la conception de sources d'énergie miniaturisées. Dans le cadre d'une étude plus large visant à comprendre le processus de stockage de charge de ce matériau pseudocapacitif prometteur (Robert et al., 2020), nous avons effectué une étude en microscopie électronique à plusieurs échelles ayant pour but  de comprendre la morphologie, la structure et les propriétés électroniques des hétérostructures de VN/ Si préparées par des méthodes de dépôt en phase vapeur.

Des images HAADF d'une couche de VN déposée sur une tranche de silicium (voir figure  sont montrent une croissance en colonne du VN avec une morphologie des colonnes  en forme de plume. Les distances interréticulairesmesurées dans les colonnes correspondent au film VN stoechiométrique. Les régions plus sombres observées dans les images correspondent aux régions entre les piliers VN où ces espaces peuvent être attribués soit à des porosités soit à des régions oxydées. Afin d'élucider la nature des régions inter-colonnes, nous avons étudié les structures ELNES des seuil N-K (non présentés) et V-L3,2. On observe pour le seuil V-L3 un décalage vers des énergies plus élevées (d'environ 0,75 eV) et l’ apparition claire du seuil de l’O-K. Ces observations indiquent clairement la formation d'un oxyde de vanadium (VO₂) à l'interface entre les colonnes VN. Dans très peu de cas, les formations d'oxydes V₂O₃ ont été identifiées. Quelques formations mineures de V₂N ou V₂N_xO_y ont également été identifiées. Les images TEM révèlent que les oxydes de vanadium sont à l'état amorphe.

Marielle Huvé (MISSP-UMET), Kevin Robert (CSAM- IEMN), Christophe Lethien (CSAM- IEMN), Maya Marinova (PMEL),  David Troadec (IEMN), Pascal Roussel (MISSP-UMET)