Participants : Jean-Noël Chazalviel, François Ozanam
Nous avons découvert qu’en régime anodique extrême (au delà d’un potentiel d’électrode de 10 V), la couche d’oxyde présente à la surface du silicium en régime d’électropolissage (en milieu fluorure) devenait poreuse. Nous avons analysé la formation de la couche de silice (en comparant les données de spectroscopie infrarouge in situ et des mesures d’impédance électrochimique), et étudié les mécanismes de conduction lors de la formation de cette silice poreuse (en corrélant les mesures électriques à des mesures d’électroluminescence). Une analyse par microscopie à balayage des couches obtenues a permis de montrer que la silice ainsi formée développait une porosité à l’échelle nanométrique.
Ces couches, dont l’aspect rappelle celui des couches d’alumine poreuse, ont un intérêt potentiel pour servir de matrices, par exemple pour le dépôt électrochimique de nanostructures métalliques. Nous avons réussi à obtenir des couches dont l’épaisseur peut atteindre quelques microns, et avons observé des morphologies très différentes suivant les conditions de préparation. Nous travaillons maintenant à mieux comprendre les mécanismes physico-chimiques qui gouvernent leur formation pour tenter d’obtenir des structures ordonnées.
Figure : Morphologies typiques vues au microscope électronique. (a) Mésoporeux uniforme. Les grains élémentaires ont un diamètre de l’ordre de 20 nm. (b) Macropores auto-organisés. Noter la différence d’échelle. À petite échelle on retrouve la structure mésoporeuse. (c) Labyrinthes.
Publications :
"Self-organized macrostructures in anodically formed mesoporous silica", S. Frey, B. Grésillon, F. Ozanam, J.-N. Chazalviel, J. Carstensen, H. Föll and R.B. Wehrspohn, Electrochem. Solid-State Lett. (2005) 8, B25-B29.
"In situ Investigation of Porous Anodic Films of Silica", M. Lharch, J.-N. Chazalviel, F. Ozanam, M. Aggour and R.B. Wehrspohn, Phys. Status Solidi (a) (2003) 197, 39-45
"Anodic Dissolution and Electroluminescence of p-Si at High Potentials in Fluoride Media", M. Lharch, M. Aggour, J.-N. Chazalviel and F. Ozanam, J. Electrochem. Soc. (2002) 149, C250-C255.