SFP Provence : Epitaxial High-Entropy Alloy Films for Surface Investigations

Résumé :

Les alliages à haute entropie (HEA, pour high-entropy alloys) suscitent un intérêt pour de nombreuses applications : matériaux de structure, composants de réacteurs nucléaires exposés aux rayonnements, revêtements protecteurs contre l’usure et la corrosion. Plus récemment, ils ont également été proposés comme électrocatalyseurs efficaces [1]. Pourtant, bien que les propriétés de surface des HEA jouent un rôle central dans la protection contre la corrosion et en catalyse, elles restent largement inexplorées. En particulier, les études fondamentales portant sur des surfaces monocristallines à faibles indices de HEA sont extrêmement rares [2,3]. Cela s’explique, au moins en partie, par l’absence d’échantillons monocristallins. Une façon de contourner ce verrou consiste à utiliser des films épitaxiés déposés sur des substrats monocristallins [4,5].

Cette présentation résumera nos travaux récents sur la croissance et la caractérisation de films épitaxiés de CoCrFeNi. Les films ont été déposés par pulvérisation cathodique magnétron DC sur des substrats d’oxydes monocristallins, à partir de cibles élaborées par frittage flash (spark plasma sintering) [6]. La diffraction des rayons X (XRD), la microscopie électronique à balayage (MEB), la microscopie électronique en transmission (MET) et la spectroscopie de rayons X à dispersion d’énergie (EDX) ont été utilisées pour étudier les propriétés volumiques des films déposés. Il a été observé que les films de CoCrFeNi de structure cubique à faces centrées croissent de manière épitaxiale sur des substrats de MgO(100) et d’Al₂O₃(0001), exposant respectivement des surfaces à faibles indices (100) et (111). Les surfaces ont été caractérisées par spectroscopie de photoélectrons X (XPS), spectroscopie de photoélectrons résolue en angle (ARPES), diffraction d’électrons lents (LEED) et, plus récemment, microscopie à effet tunnel (STM). Ces études conduisent à la conclusion que les films de HEA épitaxiés ont le potentiel de pallier le manque d’échantillons adaptés, permettant des études fondamentales des propriétés de surfaces de HEA bien définies et des processus qui s’y déroulent.

Nous remercions pour leur soutien financier le Fonds social européen (FSE) et l’État libre de Saxe (via la Sächsische Aufbaubank – Förderbank, projet SAB-100382175), ainsi que la Fondation allemande pour la recherche (DFG, numéro de projet 535729384).

• [1] T. Löffler et al., Angewandte Chemie International Edition 60 (2021) 26894.
• [2] J. Ledieu et al., Acta Materialia 209 (2021) 116790.
• [3] F. McKay et al., Journal of Physical Chemistry C 128 (2024) 14315.
• [4] H. Schwarz et al., Advanced Materials 35 (2023) 2301526.
• [5] J. Ledieu et al., ACS Nano 19 (2025) 26400.
• [6] H. Schwarz et al., Coatings 11 (2021) 468.

Biographie :

Thomas Seyller est professeur de physique technique à l’Université technique de Chemnitz, poste qu’il occupe depuis octobre 2012. Il a obtenu son diplôme de physique (1993) et son doctorat de chimie physique (1996) à l’Université d’Erlangen-Nuremberg. De 1997 à 1999, il a effectué un postdoctorat à la Pennsylvania State University. Il est ensuite retourné à Erlangen-Nuremberg, où il a passé son habilitation en physique en 2006 et assuré l’intérim de la chaire de physique technique de 2009 à 2012. Il a coordonné le programme prioritaire « Graphène » de la Fondation allemande pour la recherche (DFG) de 2010 à 2018 et a été doyen de la Faculté des sciences naturelles de Chemnitz de 2019 à 2025. Parmi ses distinctions figurent le prix Walter Schottky de la Société allemande de physique (2010) et la reconnaissance comme Highly Cited Researcher Clarivate en 2017 et 2018.