EXTENDED DEFECTS AND PRECIPITATES IN IMPLANTED TiO₂

Résumé
Des monocristaux de TiO₂ implantés avec des ions lourds d'énergie comprise entre 100 et 500 keV ont été observés en microscopie électronique et diffraction de rayons X. Les ions alcalins implantés établissent avec l'oxygène de la matrice des liaisons chimiques entraînant la création de Ti ³⁺. Dans ce cas, les observations en microscopie électronique montrent que des défauts plans ([MATH]01) sont créés dans la zone implantée. Ces défauts étendus sont décorés par des précipités qui donnent des franges de déplacement. La diffraction de rayons X permet d'identifier la nouvelle phase qui correspond à un titanate. Par contre, lors d'implantations avec des ions Au⁺, la présence de petits précipités d'or qui était envisagée à partir de mesures d'absorption optique et de microscopie électronique, est confirmée par des mesures de diffraction de rayons X. Dans ce cas des défauts étendus et des dislocations sont observés en plus des défauts plans ; ces défauts seraient liés au phénomène de pulvérisation de la surface pendant l'implantation.

Abstract
TiO₂ single crystals implanted at 77 K with heavy ions in the energy range (100 keV-500keV) have been observed using transmission electron microscopy (T.E.M.) and X ray diffraction at glancing incidence. Alkali ions react with oxygen of the lattice in order to form chemical bonds correlated with modification of the charge state of titanium (Ti³⁺). In this case, T.E.M. observations show thar planar defects ([MATH]01) type are created in the implanted layer. These extended defects are decorated by precipitates which give displacement fringes. The formation of titanate considered after T.E.M. experiments is confirmed by X ray diffraction. On the opposite side, metallic ions of high electronegativity such as Au⁺ implanted in TiO₂ form small metallic clusters. The presence of gold precipitates which have been considered after optical and T.E.M. measurements is confirmed by X ray diffraction analysis. More dislocations and extended defects are observed in addition to planar defects ; they can be due to sputtering effects during implantation.