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Alliage de surface par co-dépôt électrochimique

par Allongue Philippe, Anne-Marie - publié le , mis à jour le

Participants : P. Allongue et F. Maroun

Doctorants : F. Le Cadre (2013), A. Damian (2009)

Dans ce travail on cherche à caractériser par microscopie à effet tunnel (STM) in situ la microstructure de monocouches M-Ni obtenues par co-dépôt électrochimique sur une surface AuPd(111). Les métaux M = Ag, Au et Pd sont comparés car les enthalpies de mélange M-Ni sont assez différentes. La composition de la couche d’alliage est déterminée par dissolution sélective du Ni.

Les images STM in situ des couches M-Ni de la Fig. 1 suggèrent les microstructures suivantes :

- NiAg (a-b) : une séparation de phase totale est observée pour toute composition. Le taux de recouvrement relatif des domaines Ag (zones claires dans les images) est en effet égal à la composition du film. On note que la corrugation moiré de la couche Ni/Au(1111) est préservée dans les domaines Ni.

- NiAu (c-d) : la séparation de phase Au-Ni est encore totale avec une distance caractéristique plus courte que pour le système Ag-Ni. La couche avec une faible teneur en Au (1c) présente des inclusions Au nanométriques résultant d’un échange atomique Ni-Au au nveau des maxima du moiré (cercle rouges dans c).

- NiPd (e-f) : dans ce cas une transition de phase se produit autour de 30% de Pd. En dessous de 30% la film est une solution solide : la période de la corrugation dans (e) indique que le paramètre de maille de l’alliage suit la loi de Vegard. Au-delà de 30% de Pd, il y a séparation de phase à l’échelle du nm, bien que les deux métaux soient miscibles en volume. Ce phénomène résulte d’une relaxation des contraintes dans le Ni et de la forte énergie d’interaction Pd/Au.

Fig. 1 : Vues STM in situ de monocouches d’alliages M-Ni/Au(111) de différentes compositions : (a-b) AgNi ; (c-d) AuNi ; (e-f) PdNi. La composition est donnée dans chaque image.

Publications :

- F. Le Cadre, F. Maroun, I. Braems, F. Berthier, C. Goyhenex, and P. Allongue, "AuNi alloy monolayer films electrodeposited on Au(111) : An in situ STM study," Surf. Sci. 607, 25-32 (2013).
http://dx.doi.org/10.1016/j.susc.2012.08.012

- A. Damian, I. Braems, F. Maroun, and P. Allongue, Electrodeposition of NiPd monolayer on Au(111) : An in situ scanning tunneling microscopy study, Electrochim. Acta 112, 824 (2013)
http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2013.04.031