[Publication] Structure atomique de surfaces du composé intermétallique Al5Fe2

Le composé Al₅Fe2 est un intermétallique connu depuis longtemps. C'est un composé technologiquement important utilisé comme revêtement de protection des aciers contre la corrosion et l'oxydation. Il se forme facilement par diffusion d'Al dans l'acier.
Sa structure atomique consiste en un réseau ordonné d'antiprismes pentagonaux de composition Al2Fe, à l'intérieur desquels existent des chaînes presque continues de sites d’aluminium partiellement occupés. La structure est décrite dans une maille orthorhombique. Il n'a été découvert que très récemment qu'une certaine mise en ordre de ces chaînes d’atomes d’aluminium peut se produire à basse température, conduisant à diverses superstructures à très grandes mailles ou même à des phases apériodiques.
L'article de nos chercheurs rapporte la première étude détaillée de différentes surfaces de ce composé à l'échelle atomique. La croissance d'un monocristal de grande taille par la méthode de Czochralski est décrite. Les analyses par diffraction des rayons X et microscopie électronique à transmission indiquent que la structure en volume correspond à la phase polymorphe basse température η”, une phase modulée incommensurable. Des calculs approfondis utilisant la théorie fonctionnelle de la densité ont été effectués pour déterminer son enthalpie de formation et sa structure électronique. Deux échantillons ont été extraits présentant une orientation (100) ou (001), puis ont été étudiés en détail par différentes techniques de surface (XPS, LEED et STM). Les deux surfaces présentaient des superstructures, dont l'origine peut être expliquée à la lumière des calculs effectués pour différents modèles de surface.

Titre : Investigation of the (100) and (001) surfaces of the Al5Fe2 intermetallic compound

Auteurs : Laurent Boulley, Dmytro Kandaskalov, Marie-Cécile de Weerd, Sylvie Migot, Jaafar Ghanbaja, Saso Sturm, Pascal Boulet, Julian Ledieu, Emilie Gaudry, Vincent Fournée

Nom de la revue : Applied Surface Science

Date de parution (en ligne) : 3 décembre 2020

Lien : doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.148540

Légende de l'image :

A gauche : photo du monocristal d’Al5Fe2 obtenu par tirage Czochralski.

Au centre : modèle de la structure atomique.

A droite : images STM simulées pour les surfaces (100) et (001).