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Émeraude brute
Un minéral est une substance normalement inorganique, plus rarement organique, formée naturellement ou synthétisée artificiellement, définie par sa composition chimique et l'agencement de ses atomes selon une périodicité et une symétrie précises qui se reflètent dans le groupe d'espace et dans le système cristallin du minéral.

Les gemmes sont des minéraux remarquables, notamment par leur durabilité ; brutes, polies ou taillées, elles font l'objet d'un commerce important. Elles sont étudiées en gemmologie et, bien sûr, il y a des recoupements avec la minéralogie.

Les roches sont des matériaux solides ou liquides constitutifs de la croûte terrestre ou de celle des planètes. Elles sont composées de minéraux et sont étudiées en détails par la pétrographie. Celle-ci se distingue de la pétrologie, discipline mettant l'accent sur les phénomènes de genèse, mise en place et altération des roches décrites statiquement par ailleurs.

Les minéraux présentant de beaux cristaux, certaines roches, ainsi que les fossiles bien conservés (qui ne sont pas traités ici, mais en paléontologie), sont appréciés des collectionneurs.

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Un wafer en silicium gravé

L'épitaxie est une technique de croissance orientée, l'un par rapport à l'autre, de deux cristaux possédant un certain nombre d'éléments de symétrie communs dans leurs réseaux cristallins. On distingue l'homo-épitaxie, qui consiste à faire croître un cristal sur un cristal de nature chimique identique, et l'hétéro-épitaxie, dans laquelle les deux cristaux sont de natures chimiques différentes.

L'épitaxie est utilisée pour faire croître des couches minces (quelques nanomètres d'épaisseur). On utilise pour cela une surface parfaitement polie d'un monocristal, le substrat, sur lequel seront déposés d'autres atomes. Le substrat est choisi de façon à avoir des paramètres de maille proches de ceux du cristal que l'on veut obtenir.

L'épitaxie en phase liquide utilise le principe de la méthode de Czochralski. Le substrat est mis en contact avec une phase liquide sursaturée en l'élément voulu, qui se précipite et cristallise sur le substrat. Cette technique a l'avantage d'être rapide, mais elle est moins précise que les épitaxies en phase vapeur.

L'épitaxie par jet moléculaire s'effectue sous ultra vide. Les éléments à déposer, contenus dans des creusets à haute température, sont évaporés et vont se déposer par transport thermique sur la surface du substrat, plus froide mais de température quand même assez élevée pour permettre le déplacement et le réarrangement des atomes.

Les applications de l'épitaxie sont multiples : jonctions semi-conductrices, wafers pour la micro-électronique, Silicon On Insulator...

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