Des chercheurs du CIMAP (UMR CEA-CNRS-ENSICAEN-Université de Caen Normandie), en collaboration avec le GREYC (UMR CNRS-ENSICAEN-Université de Caen Normandie), montrent qu’un faisceau d’ions peut structurer spontanément la surface du SrTiO₃ en motifs réguliers à l’échelle nanométrique, tout en analysant leurs effets sur la structure du matériau.
Façonner la surface des matériaux à très petite échelle (quelques dizaines de nanomètres) est un enjeu important pour de futures applications en électronique ou en optique. Une méthode consiste à bombarder la surface avec des ions, c’est-à-dire des particules chargées. Sous certaines conditions, ce bombardement ne creuse pas la surface de manière aléatoire : il peut au contraire faire apparaître spontanément des motifs réguliers, un peu comme de très fines vagues. Ce phénomène est bien connu pour certains matériaux, mais reste encore peu étudié pour des oxydes complexes comme le SrTiO₃.
Dans ce travail, les chercheurs ont irradié du SrTiO₃ avec des ions argon de faible énergie. Ils observent que la surface développe des « rides » régulières, toutes orientées dans la même direction. La distance entre deux rides est d’environ 140 à 150 nanomètres (soit mille fois plus petit qu’un cheveu) et reste quasiment la même, même lorsque l’irradiation est prolongée. En revanche, la hauteur de ces rides augmente progressivement, passant de fractions de nanomètre à quelques nanomètres : la surface devient donc de plus en plus ondulée.
Schéma de l’irradiation- Image STEM de l’échantillon irradié (ondulations visibles en surface)- Cartographies chimiques par EELS
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