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Dissertations / Theses on the topic 'Pulvérisation cathodique en continu'
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Yang, Liu. "Caractérisation de couches minces de ZnO élaborées par la pulvérisation cathodique en continu." Phd thesis, Université du Littoral Côte d'Opale, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00919764.
Full textAbstract:
Ce mémoire concerne un ensemble d'élaboration et de caractérisation de couches minces à base de ZnO par la pulvérisation cathodique en continu. L'étude structurale montre que le traitement thermique lors du dépôt et post-dépôt à l'air ont une influence similaire sur l'augmentation de la taille de cristallites jusqu'à une température de 250°C. À partir de cette température critique, la taille des cristallites continue à augmenter en fonction de la température de recuit, alors qu'elle diminue légèrement avec la température de dépôt. L'étude morphologique montre que le traitement thermique lors du dépôt a une influence plus marquée sur la rugosité que celui à l'air de l'ambiante à 470°C. En fonction de la température de dépôt la résistivité électrique en continu diminue lorsque celle-ci augmente. Ce phénomène est directement lié à la qualité de la structure cristalline des films. À l'inverse, le recuit post-dépôt à l'air rend le film plus résistif. La deuxième partie de ce travail porte sur des mesures de bruit en 1/f. Nous montrons que le bruit est très sensible à la température de dépôt et à l'orientation des cristallites dans le matériau. Le bruit obtenu dans le sens transversal est plus élevé que celui obtenu dans le sens longitudinal. De plus, le bruit mesuré en présence de lumière peut être beaucoup plus élevé. Par un modèle simple, nous avons montré que ce phénomène est relié à la photoconductivité et à la présence de défauts en surface du matériau. Enfin, une technique photothermique par radiométrie unfrarouge a été utlilisée pour effectuer une caractérisaiton thermophysique du matériau. Cette technique permet de déterminer les paramètres optiques et thermiques de l'échantillon. Une étude théorique de l'évolution du signal photothermique en fonction de la fréquence de modulation a permis de mettre en évidence les conditions dans lesquelles on peut mesurer ces paramètres avec précision.
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Désécures, Mikaël. "Mise au point de la fluorescence induite par diode laser résolue en temps : application à l'étude du transport des atomes de tungstène pulvérisés en procédé magnétron continu ou pulsé haute puissance." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0137/document.
Full textAbstract:
La pulvérisation cathodique magnétron est un procédé plasma très répandu dans l'industrie pour le dépôt de couches minces. Néanmoins, les exigences des nouvelles applications nécessitent de mieux comprendre, contrôler et maîtriser les processus fondamentaux gouvernant le transport de la matière pour optimiser le procédé. Ce travail de thèse porte sur l'étude du transport des atomes pulvérisés de tungstène (W) en décharge magnétron continu (DC direct current) et pulsée haute puissance (HiPIMS_high power impulse magnétron sputtering). La fluorescence induite par diode laser (TD-LIF) a été mise au point afin de mesurer les fonctions de distribution en vitesse des atomes W pulvérisés. Les mesures ont été calibrées par absorption laser et validées en corrélant avec les vitesses de dépôt. En procédé DC, l'étude de l’influence des paramètres de la décharge (puissance, tension, mélange gazeux Ar/He, distance par rapport à la cible, etc.) a mis en évidence l'évolution spatiale des régimes de transport balistique (atomes énergétiques), diffusif (atomes thermalisés), et mixte (balistique+diffusif). Pour l'étude du procédé HiPIMS, le plasma pulsé a nécessité de développer la TD-LIF résolue en temps (TR-TDLIF). Le degré de liberté supplémentaire qu'offre la dimension temporelle du plasma HiPIMS a permis de mieux comprendre le transport mixte qui représente le cas le plus compliqué. En effet, cela a permis de mesurer la cinétique du transport des atomes pulvérisés en ayant la possibilité de séparer les temps caractéristiques des différents processusMagnetron sputter deposition is an established and widely used method for the growth of thin films. Nevertheless, the high level of expectations regarding new applications require a better understanding, controlling, mastering of basic processes governing atoms transport in the view of process optimization. This work consist in the study of transport of sputtered W atoms in direct current and high power impulse magnetron discharges (DC and HiPIMS). A tunable diode laser induced fluorescence technique (TD-LIF) has been developed, in order to measure W sputtered atom velocity distribution function. Measurements were calibrated using laser absorption and were corroborated by deposition rate. In DC, the study of the influence of discharge parameters (power, voltage, Ar/He gas mixture, and distance from target, etc.) highlighted spatial evolution of different regimes of transport: ballistic (energetic atoms), diffusive (thermalized atoms), and mixed (ballistic + diffusive). In HiPIMS, pulsed plasma required to develop a time resolved TD-LIF technique (TR-TDLIF). The additional degree of freedom, given by time dimension allowed for a better understanding of mixed transport which represents the most complicated situation. This technique allowed to measure the kinetic of sputtered W atoms while at the same time providing the possibility to separate characteristic time scales of different processes
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JIANG, Yan Mei. "Pulvérisation cathodique assistée par ordinateur." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1992. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002739.
Full textAbstract:
La pulvérisation cathodique est l'une des méthodes les plus utilisées pour le dépôt de films minces. Elle présente de nombreux avantages, mais elle est délicate à mettre en ?uvre dans le cas de films minces d'alliages parce qu'il est très difficile d'en contrôler la composition chimique. C'est pour tenter de résoudre ce problème que nous avons conçu et réalisé un équipement de pulvérisation cathodique triode à courant continu ultravide multicible séquentiel assistée par ordinateur. Ce dispositif est capable de fabriquer des couches minces dont la composition chimique est définie à mieux que 0,4 %. Il permet de contrôler la composition chimique au niveau d'une monocouche atomique. Il est constitué de quatre sous-ensembles : le contrôle du plasma, le contrôle du taux de dépôt, le calcul du rendement de pulvérisation cathodique, et enfin le séquençage rapide de la polarisation des cibles. Le taux de dépôt est obtenu par une mesure de la fréquence de résonance d'un quartz de 16 MHz, grâce à une chaîne de comptage reliée à un ordinateur. En utilisant un dispositif de vernier digital, nous avons pu d'une part augmenter la vitesse de lecture du quartz, de manière à évaluer sa dérive en température et à s'en affranchir, d'autre part améliorer la résolution (10 picogrammes par seconde), ce qui nous permet de déceler le 1/1000e de couche atomique en un temps de comptage de 100 millisecondes. Il est ainsi possible de réaliser un ajustement dynamique de la composition chimique d'un film mince pendant le processus de pulvérisation. Cet objectif a pu être réalisé grâce au contrôle par un ordinateur de la durée de polarisation des cibles. Ce dispositif a été utilisé pour la fabrication de films minces bolométriques couvrant une très large gamme de température.
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Jiang, Yan-mei. "Pulvérisation cathodique assistée par ordiateur." Paris 11, 1992. http://www.theses.fr/1992PA112376.
Full textAbstract:
La pulverisation cathodique est l'une des methodes les plus utilisees pour le depot de films minces. Elle presente de nombreux avantages, mais elle est delicate a mettre en uvre dans le cas de films minces d'alliages parce qu'il est tres difficile d'en controler la composition chimique. C'est pour tenter de resoudre ce probleme que nous avons concu et realise un equipement de pulverisation cathodique triode ultravide multicible sequentiel. Ce dispositif est capable de fabriquer des couches minces dont la composition chimique est definie a mieux que 0. 4%. Il permet de controler la composition chimique au niveau d'une monocouche atomique. Il est constitue de quatre sous-ensembles: le controle du plasma, le controle du taux de depot, le sequencement rapide de la polarisation des cibles, et enfin le calcul, l'analyse ainsi que la correction du rendement de pulverisation cathodique. Le taux de depot est obtenu par une mesure de la frequence de resonance d'un quartz de 16 mhz, grace a une chaine de comptage reliee a un ordinateur. En utilisant un dispositif de vernier digital, nous avons pu d'autre part augmenter la vitesse de lecture du quartz, de maniere a evaluer sa derive en temperature et a s'en affranchir, d'autre part ameliorer la resolution (10 picogrammes par seconde), ce qui nous permet de deceler le 1/1000e de couche atomique en un temps de comptage de 100 millisecondes. Il est ainsi possible de realiser un ajustement dynamique de la composition chimique d'un film mince pendant le processus de pulverisation. Cet objectif a pu etre realise grace au controle par un ordinateur de la duree de polarisation des cibles
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Chatelon, Jean-Pierre. "Couches minces magnétiques élaborées par pulvérisation cathodique RF." Habilitation à diriger des recherches, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00788464.
Full textAbstract:
Ce document représente ma candidature à l'habilitation à diriger des recherches au sein de l'Université Jean Monnet de Saint-Étienne.. Vous trouverez dans ce document un Curriculum Vitae détaillé et une synthèse de mes travaux de recherche. - Le Curriculum Vitae exhaustif fait apparaître la chronologie de mes activités dans les domaines de l'enseignement et de la recherche. Dans ce CV vous trouverez une liste des travaux et publications, une liste des mémoires dirigés. - La synthèse des travaux de recherche met en évidence les problématiques abordées et leurs positions dans le champ scientifique national et international.
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Chappé, Jean-Marie. "Couches minces d'oxynitrures de titane par pulvérisation cathodique réactive." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2028.
Full text
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Piscitelli, David. "Simulation de la pulvérisation cathodique dans les écrans à plasma." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30184.
Full text
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Ehouarne, Loeizig. "Métallisation des mémoires Flash à base de NiSi et d’éléments d’alliage." Aix-Marseille 3, 2008. http://www.theses.fr/2008AIX30027.
Full textAbstract:
L’objectif de cette étude est de regarder l’influence du Pt sur la formation des siliciures de Ni dans le procédé Salicide et en particulier sur la phase basse résistivité NiSi, envisagée par l’industrie pour réaliser les contacts avec les zones actives de transistors de type Flash. Pour cela, nous avons étudié la nature, la séquence et la cinétique des phases formées, d’une part sur le système Ni1-xPtx/Si(100) (0% ≤ x ≤ 30%), et plus particulièrement sur un système intéressant pour certaines de ces propriétés, Ni(13%Pt)/Si(100). Deux types de dépôts ont été confrontés : dépôts réalisés avec une cible alliée Ni(13%Pt) ou par codéposition (cibles Ni et Pt dissociées). Ainsi nous avons couplé différentes techniques de caractérisation in situ (diffraction des rayons X, Réflectivité des rayons X (RRX), résistivité 4 pointes) pour essayer de comprendre les mécanismes liés à ce système. En particulier des expériences de RRX in-situ, associées à une analyse par transformée de Fourier inverse, ont été mises en œuvre, en utilisant le rayonnement synchrotron (ESRF), et aboutissent à des résultats originaux : la séquence des phases est modifiée dans le cas du Ni(13%Pt). Enfin, des premières mesures de résistance sur lignes étroites ont été réalisées, soulignant les avantages et les limites associées à l’utilisation d’un tel systèmeThe aim of this study is to characterize the Pt influence on the formation of nickel silicides in the salicide process and especially on the low resistivity phase NiSi, that is believed to become the next silicide used as contacting material on source and drain region in flash memory transistors. We thus studied the nature, the sequence and the kinetics of the formed phases on various systems: firstly on the Ni1-xPtx/Si(100) (0% ≤ x ≤ 30%), and more especially on the Ni(13%Pt)/Si(100) system that presents very interesting properties for microelectronic devices. Two types of deposition techniques have been used and compared: layers deposited using a single Ni(13%Pt) alloyed target and co-deposited using two separated targets. Several in-situ characterization technique were coupled (x-ray diffraction and reflectivity, 4-points probe sheet resistance) in order to understand the mechanisms involved in this system. In particular, in-situ x-ray reflectivity experiments were performed using the synchrotron radiation (ESRF) and analyzed using the fast Fourier transform; these experiments show original results: the phase sequence is modified for the Ni(13%Pt). Finally, sheet resistance measurements have been performed on narrow lines to show the advantages and the limitations of this system
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Jouanny, Isabelle. "Etude de carbures, nitrures et carbonitrures de fer élaborés par pulvérisation de fer élaborés par pulvérisation cathodique." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2006. http://www.theses.fr/2006INPL095N/document.
Full textAbstract:
Trois nouvelles phases cubiques riches en azote ont récemment été découvertes dans le système Fe-N. Les systèmes Fe-N et Fe-C possèdant des structures en commun, il peut être envisagé la formation de structures inédites dans le système Fe-N-C. Ces 3 systèmes sont explorés en élaborant dans un large domaine de composition des dépôts par pulvérisation cathodique et en les caractérisant par XEDS, SNMS, microsonde de Castaing, DRX, MET, EELS et MEB. Les films du système Fe-C riches en carbone possèdent une structure nanocomposite. Les films du système Fe-N riches en azote sont constitués des phases cubiques ?'' et ?''' et d’une phase non répertoriée appelée X. L’insertion de carbone entraîne la disparition de ces phases au profit des phases Fe2(N,C). Les nitrures ?'' et ?''' ont été isolés, ce qui a permis de déterminer la structure de ?''' et de caractériser leur microstructure, l'influence de l'oxygène, etc... L'existence d'un carbonitrure cubique ?'''-Fe(N,C) a été mise en évidenceThree nitrogen-rich new cubic phases were recently discovered in the Fe-N system. As the Fe?N and Fe-C systems have joint structures, it can be considered the formation of new structures in the Fe-N-C system. These three systems are explored by preparing, in a large field of composition, coatings by sputtering. The coatings were characterized structurally and chemically with the help of XEDS, SNMS, Castaing probe, XRD, TEM, EELS and SEM. The carbon-rich Fe-C coatings possess a nanocomposite structure. The nitrogen-rich Fe-N coatings rich are mixtures of the cubic ?'' and ?''' phases and of a no-referenced phase, called X. Carbon addition involves the disappearance of these phases to the profit of the Fe2(N,C) phases. The ?'' and ?''' nitrides were isolated, which made it possible to determine the structure of ?''', together with the characterization of their microstructure, the influence of oxygen … A cubic ?'''-Fe(N,C) carbonitride was highlighted
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Maréchal, Nadine. "Revêtements autolubrifiants déposés par pulvérisation cathodique pour applications à hautes températures." Grenoble INPG, 1993. http://www.theses.fr/1993INPG0151.
Full textAbstract:
Des revetements solides d'argent, de fluorure de calcium et de chrome-carbone ainsi que des multicouches a base de ces materiaux ont ete prepares par pulverisation cathodique diode continue et radiofrequence et ont ete etudies pour leurs proprietes d'amelioration du frottement a sec a hautes temperatures et en atmosphere oxydante. Les caracteristiques microstructurales, composition, structure cristallographique, texture, morphologie et contraintes residuelles dependent des parametres de depot, pression d'argon et polarisation des substrats qui determinent la nature, le flux et l'energie des particules arrivant a la surface de la couche en cours de croissance. Par ailleurs, la microstructure des couches modifie les proprietes physiques comme la resistivite electrique et les proprietes mecaniques comme la durete des couches. Les couches deposees sur des substrats metalliques presentent une stabilite chimique et mecanique a 500c dans l'air, suffisante pour envisager des essais tribologiques dans ces conditions. Les mecanismes de frottement de ces revetements dependent des conditions de tests liees a la pression de contact et a la temperature d'essai mais egalement des caracteristiques des couches comme leur epaisseur et la composition des multicouches
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Caburet, Philippe. "Caractérisation de couches minces d'oxydes obtenues par pulvérisation cathodique radiofréquence magnétron." Aix-Marseille 3, 1989. http://www.theses.fr/1989AIX30056.
Full textAbstract:
La pulverisation cathodique est presentee comme une technologie alternative de l'evaporation sous vide pour le depot de couches minces optiques. Certaines caracteristiques d'oxydes obtenus par cette methode sont examinees pour differentes conditions de pulverisation. Des liens entre l'indice de refraction, l'indice d'extinction, l'inhomogeneite, la compacite des couches et des parametres de depot tels que pression de gaz, puissance electrique, temperature du substrat sont mis en evidence. A partir de ces resultats, des structures multicouches sont realisees. L'accord du calcul avec l'experience est considere et rapporte au controle d'epaisseur utilise et aux conditions de depot. La stabilite de la reponse spectrale des empilements obtenus est testee lors de transitions air/vide et comparee a celle de structures deposees par evaporation classique
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Valbin, Laurie. "Elaboration de couches minces de nitrure d'aluminium par pulvérisation cathodique pour la réalisation de micro-transducteurs ultrasonores." Paris 7, 2004. http://www.theses.fr/2004PA077177.
Full text
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Abdullber, Fakhouri Houssam. "Thin film deposition of pure and doped TiO2 by RF magnetron sputtering for visible light photocatalytic and optoelectronic applications." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066343.
Full textAbstract:
Nous avons comparé trois méthodes différentes de dopage de TiO2 à l'azote par pulvérisation cathodique, et avons exploré les propriétés structurelles, optiques et la photo-activité de ces matériaux. Tout d'abord, des films minces successifs de TiO2 et TiN ont été créés par pulvérisation d'une cible de titane et en alternant les gaz réactifs d’oxygène et d'azote dans l'enceinte de dépôt. L'épaisseur totale de chaque multicouche a été maintenue constante tandis que nous avons fait varier la composition globale des films (rapport TiN/TiO2) entre 5% et 30% et le nombre de des couches TiN/TiO2 entre 9 à 45. Deuxièmement, nous avons préparé des couches homogènes de N-TiO2 par l'introduction simultanée des gaz réactifs d’oxygène et d'azote au cours du dépôt. Nous avons systématiquement fait varier le rapport azote/oxygène afin de modifier d’une façon contrôlée la concentration de l'azote incorporé dans les films de 0% et 6%. Enfin, nous avons préparé des couches minces de TiN et les ont fait subir l’oxydation à des températures différentes pendant plusieurs intervalles de temps. Les mesures d’XPS ont montré que l'azote a été dopé avec succès, dans tous les films de TiO2, dans les sites substitutionnels et/ou interstitiels en fonction des conditions de dépôt. La variance de la concentration et la position du dopage à l'azote avait une influence significative sur les propriétés optiques, structurelles et photo-actives des trois types des films de TiO2 dopés. Les paramètres de dépôt par pulvérisation ont été optimisés grâce à des diagnostics du plasma et à un Plan d’Expériences. Cette étude a montré que nous pouvons modifier d’une façon contrôlée et à souhait plusieurs caractéristiques physiques et chimiques importantes des couches de N-TiO2, qui pourront avoir un grand potentiel pour de nombreuses applicationsThree different ways to dope nitrogen into TiO2 by means of RF reactive sputtering was compared, and the structural, optical, and photo-active performance of these materials were explored. First, multi-layered thin films of TiO2 and TiN were prepared by sputtering a titanium target and alternating oxygen and nitrogen reactive gases in the deposition chamber. The total thickness of each multi stack was kept constant while the overall composition of the films (TiN to TiO2 ratio) was varied between 5% and 30% and the number of TiN/TiO2 bi-layers was increased from 9 to 45. Secondly, we prepared N-TiO2 by introducing oxygen and nitrogen reactive gases simultaneously during the depositions. The ratio of oxygen to nitrogen was systematically changed in order to control the concentration of nitrogen incorporation into the films between 0% and 6%. Finally, we prepared TiN thin films and oxidized them at different temperatures and for several time intervals. X-ray photoelectron spectroscopy showed that nitrogen was successfully doped into all of the TiO2 films in substitutional and/or interstitial sites depending on the deposition conditions. The variance in the concentration and position of the nitrogen doping had a significant effect on the optical, structural and photoactive properties of the three types of N-TiO2 films. The parameters of sputtering deposition were optimized using both plasma diagnostics and Design of Experiments. This study has shown the desirable ability to control several important physical and chemical characteristics of N-TiO2 films, with considerable promise for many applications
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Dolique, Vincent. "Elaboration et caractérisation structurale de films minces et revêtements de TI[indice 2]AIN." Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2007POIT2254.
Full textAbstract:
Les objectifs de ce travail sont la réalisation de revêtements et de couches minces de Ti2AlN (phase de Hägg ou phase MAX 211). Ces composés ternaires allient les meilleures propriétés des céramiques et des métaux. Nous avons mis en œuvre trois approches expérimentales pour synthétiser ce matériau. Nous avons tout d’abord réalisé des multicouches TiAl/TiN par pulvérisation ionique. Après recuit à 600°C, nous avons pu mettre en évidence la formation de super-réseaux (Ti,Al)N/Ti2AlN. Les caractérisations structurales et chimiques (DRX, MET, HRMET, EELS, XPS) ont permis de montrer que la présence d’azote dans les couches de TiAl avant recuit est responsable de la formation ultérieure de la phase MAX. Le recuit s’accompagne d’une diffusion de l’aluminium en excès vers les couches de TiN. Dans une seconde approche, nous avons élaboré des revêtements de Ti2AlN par nitruration plasma à haute température d’alliages TiAl massifs ou en couches minces. Nous avons montré qu’il y avait formation d’un revêtement polycristallins de Ti2AlN dont la taille de grains est limitée par la diffusion. Enfin, nous avons entrepris la réalisation de couches minces de TiN épitaxiées sur MgO par pulvérisation cathodique magnétron réactive. Cette dernière s’est poursuivie par la recherche des paramètres de dépôt permettant la synthèse de Ti2AlN. Pour le jeu de paramètres de dépôt exploré, seules ont été formées les phases cubiques (Ti,Al)N et Ti3AlN. Il semble que, du fait de sa faible cinétique de croissance, les fenêtres de variation des paramètres de dépôt conduisant à la nucléation et à la croissance de la phase MAX sont relativement étroitesThe objectives of this work are the synthesis of coatings and thin films of Ti2AlN (Hägg phase or 211 MAX phase). These ternary alloys combine the best properties of ceramics and metals. Three experimental approaches were used to synthesize this material. At first, we deposit TiAl/TiN multilayers by using ion-beam sputtering. After an annealing at 600°C, we evidenced the formation of (Ti,Al)N/Ti2AlN superlattices. Structural and chemical characterizations (XRD, TEM, HRTEM, EELS and XPS) have shown that the nitrogen introduced in the TiAl layers during deposition is responsible of the MAX phase formation after annealing. Aluminium atoms in excess diffuse towards the TiN Layers. In the next approach, we performed Ti2AlN coatings onto bulk or thin films TiAl alloys by high temperature plasma nitridation. We have shown that this process leads to Ti2AlN polycristalline coatings which grain size is limited by diffusion processes. At least, we performed epitaxial TiN thin films deposition onto MgO substrates by reactive cathodic magnetron sputtering. The same experimental technique was then used to search for the set of experimental parameters allowing for Ti2AlN synthesis. For the experimental set of parameters probed to date, only the cubic phases (Ti,Al)N and Ti3AlN have been observed. It seems therefore that, due to its low kinetic of growth, the windows of variations of the deposition parameters to be used for nucleation and growth of the MAX phase are quite narrow
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Gautier, Julien. "Etude et élaboration de revêtements multicouches pour l'optique extrême UV dans la gamme spectrale 30-50 NM." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112299.
Full textAbstract:
L'élaboration de nouveaux revêtements interférentiels multicouches est motivée par la demande de l'astrophysique solaire et par le développement de nouvelles sources de rayons EUV (source à génération d'harmoniques d'ordre élevé, laser X, rayonnement synchrotron). Nous avons étudié et développé différents systèmes multicouches possédant à la fois des propriétés optiques optimisées (réflectivité et/ou bande passante) et une bonne stabilité temporelle et thermique pour la gamme de longueurs d'onde comprise entre 1=30 nm et 1=50 nm. Des multicouches destinées à la sélection d'harmonique ont été optimisées et utilisées pour la réalisation d'un interféromètre EUV. Une augmentation significative de la réflectivité des multicouches dans la gamme spectrale de 30 à 40 nm a été obtenue par l'addition d'un troisième matériau dans l'empilement. Une étude comparative des courbes de réflectivités théorique et expérimentale en fonction de la longuer d'onde a été menée. Les différences observées ont pu être expliquées notamment à l'aide de l'analyse des propriétés physiques des différents matériaux en couche mince. Nous montrons également que l'utilisation de ces multicouches à trois matériaux par période permet le développement d'empilements répondant à des demandes spécifiques (miroirs à large bande passante, miroirs à double bande). Pour les longueurs d'onde comprises entre 35 nm et 50 nm nous avons développé des multicouches à base de scandium. Cette étude a permis d'obtenir des multicouches avec de forts pouvoirs réflecteurs et une bonne stabilité temporelle. La stabillité de ces empilements a pu être améliorée à l'aide de l'insertion aux interfaces de couches barrièresThe development of new multilayer interferential coatings is justified by the request of solar astrophysics and the development of new EUV sources (High harmonics generation, laser X, synchrotron radiation). We have studied and developed various multilayer systems with optimized optical properties (reflectivity and/or band-width) and good temporal and thermal stability for wavelengths ranging from 30 nm to 50 nm. Multilayer for the harmonic selection were optimized and used for the realization of an EUV interferometer. A significant increase in the reflectivity of multilayer in the spectral range from 30 nm to 40 nm was obtained by the addition of a third material in the stack. A comparative study of theoretical and experimental reflectivity curves versus the wavelength was made. The differences observed have been explained by using the analysis of the physical properties of various materials in thin layer. We have also shown that the use of these three component multilayers allows the development of stack for specific requests (broadband mirrors, dual band mirrors). For wavelengths ranging from 35 nm to 50 nm we have developed Sc/Si multilayers. Multilayers with high reflectivity and good temporal stability have been achieved. We have improved the stability of these stacks by using interfacial barrier layers
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Chuon, Sotheara. "Simulation numérique multi-échelles du procédé de dépôt par pulvérisation cathodique magnétron." Thesis, Orléans, 2019. http://www.theses.fr/2019ORLE3031.
Full textAbstract:
Le procédé de pulvérisation cathodique magnétron est un procédé utilisant des plasmas basse pression, très employé pour la synthèse de couches minces dans l’industrie. De nombreuses recherches ont porté sur la compréhension des phénomènes mis en jeu dans le mécanisme de pulvérisation dans le but d’améliorer le procédé. Les simulations numériques associées à des résultats expérimentaux permettent aujourd’hui une meilleure compréhension des phénomènes de la décharge plasma et par conséquent de prédire différente évolution du système afin d’optimiser les conditions opératoires du procédé.L’objectif de cette thèse est de construire un modèle multi-échelles du procédé de pulvérisation cathodique magnétron en couplant une approche fluide avec une approche microscopique basée sur la Dynamique Moléculaire (DM).La première partie étudie la résolution du modèle fluide d’une décharge magnétron DC plane à partir du modèle théorique de Costin, afin de déterminer des paramètres d’entrée pour les simulations de dynamique moléculaire. Les résultats du champ magnétique et du potentiel électrique sont en bon accord avec ceux présentés par Costin. Cependant le calcul du transport des espèces a montré des limitations.La seconde partie s’intéresse à la pulvérisation du titane (Ti) par des ions d’argon (Ar+) pour trois énergies considérées (200, 300 et 400 eV) dans une atmosphère neutre et une atmosphère réactive, ainsi qu’en reproduisant des cibles chaudes (1000 et 2000 K) par des simulations de DM et en combinant avec des simulations Monte Carlo. Les résultats obtenus ont ainsi permis la détermination de taux de pulvérisation du titane et de rétention de l’argonCathodic magnetron sputtering is a low pressure plasma process, very employed for the synthesis of coatings by industries. Numerous researches have been focused on understanding the phenomena involved in sputtering mechanism to improve the process. Numerical simulations associated with experimental results allow today a better understanding of the plasma discharge phenomena and thus to predict evolutions of the system in order to optimize the operating conditions of the process.The goal of this thesis is to build a multiscale model of magnetron sputtering process by coupling fluid approach with microscopic approach based on Molecular Dynamics (MD).The first part studies the solving of the fluid model of a DC planar magnetron discharge from the theoretical model of Costin, in order to determine the input parameters for the molecular dynamics simulations.The results of the magnetic field and the electric potential are in good agreement with those presented by Costin. Nevertheless, the calculation of the particle transport showed limitations.The second part is interested in the sputtering of titanium (Ti) by argon ions (Ar+) for three considered energies (200, 300 and 400 eV) in neutral atmosphere and in reactive atmosphere, also by mimicking hot targets (1000 and 2000 K) by MD simulations and by combining with Monte Carlo simulations.The obtained results thus allowed the determination of titanium sputtering yields and argon retention rates
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Bordes, Jean-Michel. "Propriétés physico-chimiques de revêtements aluminium-magnésium élaborés par pulvérisation cathodique magnétron." Besançon, 1999. http://www.theses.fr/1999BESA2067.
Full textAbstract:
Les dépôts sous vide à caractère métallique, capables de fournir une protection de type sacrificiel aux aciers et possédant de bonnes propriétés de frottement et de résistance à la corrosion, n'ont pas encore fait l'objet d'investigations approfondies. Dans cette étude, des dépôts métalliques Al et Mg purs et d'alliages Al-Mg ont été mis en oeuvre par pulvérisation cathodique magnétron à partir de cibles monoatomiques Al et Mg et sectorielles Al/Mg, dans un plasma d'argon, dans le but de substituer le zingage électrolytique et ses traitements associés. L'examen des potentialités de substitution de ces couches minces au zingage électrolytique et de ses traitements associés a été réalisé selon deux approches : (i) une approche théorique au travers de deux caractéristiques importantes mises en jeu dans le procédé de pulvérisation : les rendements de pulvérisation et l'origine en profondeur des atomes pulvérisés. (ii) une approche expérimentale par la caractérisation de ces dépôts, tant du point de vue structural et morphologique que du point de vue mécanique et électrochimique et ceci en fonction des paramètres régissant les dépôts. Notre étude fondamentale nous a permis de dégager quelques conclusions théoriques et pratiques importantes sur le phénomène de pulvérisation cathodique magnétron en général et sur le phénomène de repulvérisation susceptible d'apparaître sur des films bombardés par un flux d'ions argon pendant leur croissance. Notre étude expérimentale nous a permis de montrer que les alliages Al-(15 à 25%at. )Mg peuvent constituer une voie alternative au zingage électrolytique grâce à leurs propriétés physico-chimiques intéressantes : (i) Bonne dureté et structure dense, (ii) Faibles coefficients de frottement (iii) Propriétés sacrificielles et de corrosion intrinsèques optimales, dans ce domaine de composition, sur verre et sur acier (iv) Aspect métallique brillant et attrayantZinc coatings on steel offer the benefits of good corrosion protection and adaptation to current industrial forming and painting techniques. Nevertheless, there is a strong need for the substitution of conventional Zinc layers due to the non favourable properties encountered in the manufacturing of zinc coated steel and the need for thickness reduction because of environmental considerations. In this work, in a first time, calculations of sputtering yields and depth of origin of sputtered atoms have been performed for Al and Mg target materials since literature provides few data on these materials in the PVD processes energy range. We estimated sputtering yields and depth of origin of sputtered atoms from our experimental results or directly from empirical relations and computer simulations with the use of the computer program Transport of Ions in Matter code (TRIM. SP). Our results allowed us to explain, among other things, the Mg resputtering phenomena who appears on Al-Mg alloys coatings surfaces when a strong bias voltage is set to the substrates. In a second time, we developed a suitable alternative for conventional zinc coatings. New multifunctional coatings based on pure Al and Mg metals and their binary alloys were deposited on glass and steel substrates by a physical vapor deposition (PVD) process : balanced magnetron sputtering with the use of circular planar targets composed of sequential sectors of Al and Mg. Our study showed that the peak in performance observed in the 3% sodium chloride solution for the sputtered deposits containing approximately 15-25wt% Mg represented an optimum balance being attained between the barrier and sacrificial properties of the Al-Mg alloy coatings. Moreover, this composition range presented better properties in terms of hardness, low friction coefficients and dense structure
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Le, Rhun Gwénaël. "Elaboration par pulvérisation cathodique et caractérisations électriques de films minces de PZT." Caen, 2004. http://www.theses.fr/2004CAEN2030.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la caractérisation des propriétés ferroélectriques et diélectriques de films minces de PbZrxTi1-xO3 (PZT) élaborés par pulvérisation cathodique. Les conditions générales d'élaboration des structures métal-ferroélectrique-métal (MFM) sont présentées en insistant tout particulièrement sur l'importance de la qualité de fabrication de l'électrode inférieure. L'influence de la pression partielle en oxygène sur les propriétés électriques des films de PZT en fonction de l'orientation cristallographique et de la composition a également été mise en évidence. Nous nous sommes ensuite intéressés à la compréhension des mécanismes à l'origine de la dégradation des propriétés des condensateurs ferroélectriques PT/PZT/PT. L'existence d'une charge d'espace à l'interface PZT/PT permet d'expliquer le phénomène d'imprint (décalage du cycle d'hysteresis le long de l'axe de champ électrique) ainsi que les variations du champ coercitif observées en fonction de l'épaisseur du film ferroélectrique. Par ailleurs, un modèle de fatigue basé sur le piégeage/dépiégeage de porteurs dans les états d'interface de la structure MFM a été présenté. En particulier, ce modèle prédit la saturation de la fatigue en accord avec de nombreux résultats expérimentaux.
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Vacandio, Florence. "Comportement électochimique de revêtements de nitrure d'aluminium élaborés par pulvérisation cathodique réactive." Aix-Marseille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX11007.
Full textAbstract:
Le nitrure d'aluminium est une ceramique transparente, isolante, resistante a la corrosion electrochimique. Elle a ete elaboree par pulverisation cathodique reactive. L'etude, sur substrat inerte, de l'evolution des proprietes physico-chimiques et la structure du nitrure d'aluminium, en fonction de la pression partielle d'azote regnant dans l'enceinte, a permis de montrer que les films sous-stchiometriques contiennent en realite des phases aluminium. Celles-ci provoquent une deterioration rapide du depot. Ces films sont a exclure pour une utilisation en tant que revetements protecteurs contre la corrosion. Les conditions d'obtention des films stchiometriques et isolants electriques ont ainsi ete precisees : ils doivent etre realises sous une pression d'azote egale a 10 4torr. Par la suite de tels films de nitrure d'aluminium ont ete prepares sur differents substrats d'acier. Leur porosite a ete mesuree par methode electrochimique. Elle a ete evaluee systematiquement inferieure a 1/1000. La mesure des contraintes residuelles a montre que la meilleure adhesion des films, lorsque l'on chauffait le substrat, n'etait pas due a une relaxation de celles-ci, mais vraisemblablement a des rearrangements atomiques en surface, actives par la temperature. La derniere partie est consacree a l'amelioration des proprietes anticorrosion des depots de nitrure d'aluminium. Pour cela, trois sous-couches ont ete elaborees et etudiees : le nickel electrochimique, le nickel chimique, le titane produit par pulverisation cathodique. Par fractographie, les interfaces substrats-depots ont ete caracterisees. L'evolution, au cours du temps, des diagrammes d'impedance electrochimique des depots multicouches a mis en evidence les processus de degradation ainsi qu'un important effet de synergie dans l'accroissement de la resistance a la corrosion. Parmi les sous-couches de nickel, celle obtenue par voie chimique apporte la meilleure augmentation de protection contre la corrosion.
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Guilbaud, Véronique. "Contribution à l'étude de la métallisation des isolants par pulvérisation cathodique magnétron." Limoges, 1992. http://www.theses.fr/1992LIMO0172.
Full textAbstract:
L'étude de l'adhérence des couches et la détermination des conditions de dépôts pour obtenir un film adhérent ont constitué les fils directeurs de ce travail. L'adhérence dépend, du substrat : nature, état de surface et du dépôts : nature, structure etc. . Le nettoyage chimique du substrat, ex-situ ont été analysés avec soin. Ce dernier est obenu en créant une décharge électrique r. F dans l'argon pur ou un mélange d'argon et d'azote. Les caractéristiques électriques de cette décharge, en particulier le nombre et l'énergie des ions qui tombent sur la cathode ont été déterminés. L'influence de la présence de la cathode magnétron sur les caractéristiques de la décharge a été mise en évidence. L'échauffement du substrat dû à l'énergie rayonnée dans la décharge et à celle transportée par les atomes qui se déposent a aussi été analysé. Le rôle de la structure et de la morphologie des couches a été mis en évidence sur les caractéristiques des couches. Les contraintes jouent un rôle prépondérant sur l'adhérence des couches. En jouant sur les paramètres de dépôts, on peut modifier la nature de ces contraintes en compression. Les dépôts de cuivre sur verre époxy ont conduit à la réalisation de circuits imprimés. Les dépôts de chrome sur verre sont très adhérents, la rupture ne se produit pas à l'interface depôt-substrat, mais dans le verre lui-même et ont conduit à la réalisation de codeurs optiques
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Cacucci, Arnaud. "Croissance de multicouches périodiques métal/oxyde : relation structure / comportement électrique dans les systèmes à base de titane et de tungstène." Thesis, Dijon, 2014. http://www.theses.fr/2014DIJOS003/document.
Full textAbstract:
Les multicouches périodiques ont trouvé de nombreuses applications dans les domaines de l’optique, de la mécanique ou encore de l’électronique. Néanmoins, peu d’études se concentrent sur les réponses électriques des structures métal/oxyde périodiques vis-à-vis de la température. L’intérêt de ces travaux s’est porté sur la caractérisation des systèmes produits et l’étude de leurs propriétés électriques en température. Dans les systèmes TiO/Ti/TiO/TiO2 et WO/W/WO/WO3 respectivement à base de titane et de tungstène élaborés par le procédé de gaz réactif pulsé, des modèles de structures sont établis grâce à la microscopie électronique en transmission pour des épaisseurs de sous-couches comprises entre 1,3 et 50,8 nm. Puis, cette étude met en lumière une modification des comportements électriques classiques des matériaux en température, ainsi que l’existence d’une relation empirique entre la variation de résistivité électrique et les structures multicouches périodiques métal/oxyde. Cette relation montre que la résistivité de ces structures multicouches métal/oxyde peut donc être prévue grâce à la corrélation entre les conditions opératoires et les structure produites. Une fois les limites de cette relation établies, ce manuscrit propose une ouverture vers une nouvelle nanostructuration périodique. Elle combine la technique de dépôt sous incidence oblique et la technique de gaz réactif pulsé afin de produire les premiers films composés de colonnes inclinées et d’alternances périodiques métal/oxydePeriodic multilayers have found many applications in the fields of optics, mechanics or electronics. However, few studies focus on the electrical responses of the metal/oxide periodic structures versus temperature. The interest of this work was focused on the characterization of the multilayers and their electrical properties versus temperature. In TiO/Ti/TiO/TiO2 and WO/W/WO/WO3 systems produced by the reactive gas pulsing process, sample structures were established by transmission electron microscopy for sublayers thicknesses between 1.3 and 50.8 nm. Then, this study highlights a modification of conventional electrical behavior versus temperature. An empirical relationship was established between the electrical resistivity variation and the metal/oxide periodic multilayer structures. The correlation between the operating conditions and the produced structure allows predicting the resistivity of these metal/oxide multilayer structures. Finally, this manuscript paves the way to a new periodic nanostructuration with the combined use of glancing angle deposition and gas reactive pulsing process to produce the first films composed by inclined columns and periodic metal/oxide alternations
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Ohannessian, Laura. "Analyses des surfaces par spectrométrie à décharge luminescente : zone cathodique et rendement de pulvérisation." Lyon 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LYO10001.
Full textAbstract:
Connaissances theoriques actuelles applicables au plasma particulier de la decharge luminescente. Etude du mecanisme d'abrasion. Relation entre les parametres fondamentaux de la decharge, intensite du courant, tension d'utilisation, pression du gaz. Estimation de la contribution au rendement de pulverisation des ions et des atomes neutres rapides (produits par echange de charge) en evaluant leur distribution energetique a la cathode. Calcul du rendement theorique de pulverisation de plusieurs materiaux purs. On met en evidence le role des atomes neutres d'argon et de la temperature sur le rendement de pulverisation
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Nougaret, Laurianne. "Eboration et caractérisation de couches minces pyroélectriques de LiTaO3 par pulvérisation cathodique RF magnetron pour des apllications détecteurs IR : application aux capteurs environnementaux." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20092.
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Ternon, Céline. "Nanostructures luminescentes à base de silice et de silicium : de l'élaboration par pulvérisation magnétron réactive à la modélisation de la photoluminescence." Caen, 2002. http://www.theses.fr/2002CAEN2057.
Full textAbstract:
Ce travail présente le développement d'une méthode originale d'élaboration basée sur la pulvérisation magnétron réactive d'une cible de silice pour l'obtention de matériaux luminescents à base de silicium. Les paramètres d'élaboration (gaz et température) permettent le contrôle de la composition du matériau déposé (SiO2, composite Si-SiO2 ou Si). Deux types de structures ont été élaborés et étudiés : Les composites Si-SiO2 où des nanocristaux de silicium sont noyés dans une matrice de silice : Un processus expérimental est développé afin d'accroître l'intensité de photoluminescence de ces matériaux. Les multicouches où alternent couches de silicium de quelques nanomètres et couches de silice d'une dizaine de nanomètres : Une étude expérimentale et théorique de la photoluminescence, en corrélation avec la microstructure du silicium, nous a permis de déterminer l'origine de l'émission, à savoir les structures nanométriques et la présence d'une région interfaciale entre silicium et silice.
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Durand-Drouhin, Olivier. "Etude microstructurale de couches minces de carbone amorphe azotées déposées par pulvérisation cathodique magnétron radio fréquence et PECVD-ECR." Amiens, 2001. http://www.theses.fr/2001AMIE0002.
Full text
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Mohamed, Salem Ould Mohamed. "Etude fondamentale et adaptation à la pulvérisation cathodique d'un réacteur à plasma radiofréquence." Pau, 1997. http://www.theses.fr/1997PAUU3020.
Full textAbstract:
L'utilisation des decharges radiofrequences est tres repandue dans l'industrie. L'optimisation des reacteurs a plasma consiste a ameliorer le transfert d'energie du generateur au plasma lui meme. L'amelioration du rendement energetique a ete obtenue a l'aide d'un choix judicieux de la geometrie des electrodes et du systeme d'adaptation d'impedance. L'etude experimentale de la puissance effective transmise au plasma, montre que l'adaptateur en l assure le meilleur transfert d'energie en particulier pour les pressions inferieures a 100 mtorr. Une nouvelle approche experimentale est proposee afin d'etudier la dependance entre la geometrie du reacteur et la distribution de potentiel de la decharge (loi des aires). Les resultats obtenus sont compares aux previsions de modeles theoriques representatifs. Le controle du plasma est effectue a la fois par sonde electrostatique et par spectroscopie d'emission. Une sonde et son circuit de compensation ont ete realises dans le but de determiner les differents parametres du plasma (densites des particules, temperature electronique et energie des ions bombardant la surface du substrat). Un diagnostic optique base sur les intensites d'emission a permis d'etudier la distribution axiale de l'energie des electrons, le controle de la stabilite et l'influence du pourcentage d'azote sur l'efficacite du processus de pulverisation. Le reacteur est utilise dans des conditions de depot par pulverisation cathodique d'une cible d'aluminium sous atmosphere argon ou argon-azote. Les vitesses de depot obtenues sont en bon accord avec les resultats anterieurs. L'augmentation du pourcentage d'azote a ete correlee avec la decroissance de la vitesse de depot. Enfin, l'analyse de composition des films obtenus a ete realisee par spectroscopie xps.
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Moussaoui, Hatim. "Etude et élaboration de dépôts à base de chrome par pulvérisation cathodique magnétron." Limoges, 1998. http://www.theses.fr/1998LIMO0011.
Full textAbstract:
L'etude et la realisation des depots a base de chrome par pulverisation cathodique magnetron font l'objet de ce travail. En ce qui concerne les depots de chrome, l'evolution de la texture en fonction de la pression d'argon, et de la temperature des substrats a ete etudie. Cette evolution etant nettement differente de celle que predisent les lois thermodynamiques, la prise en compte d'autres phenomenes, en particulier des contraintes, a ete necessaire. La partie la plus importante du travail se rapporte a l'etude des depots de nitrure de chrome. L'influence de la pression partielle d'azote sur la composition et la structure des couches a ete mise en evidence. L'evolution des proprietes mecaniques (microdurete, resistance a l'usure) a aussi ete etudie. Des que les depots sont stoechiometriques en azote, la resistance a l'usure semble maximale. Le bombardement ionique de la couche en croissance, obtenue en polarisant negativement les substrats, permet aussi d'optimiser les proprietes des couches. La troisieme partie consacre a la realisation de depots ternaires (cr, n, o) montre qu'il semble difficile d'obtenir une phase cro#xn#y bien definie. Cependant, la mise en evidence d'une zone de transition ou apparait une phase mal definie semble interessante et prometteuse.
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Vélu, Gabriel. "Croissance par pulvérisation cathodique et caractérisations électriques de couches minces ferroélectriques de PZT." Valenciennes, 1998. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/4fb5ae42-a8e7-4208-aed5-4483bdcca32d.
Full textAbstract:
L'élaboration de couches minces ferroélectriques est présentée ici de façon générale comme une succession d'étapes liées entre elles. Plus particulièrement,élaboration de films minces de PZT 54/46 par pulvérisation cathodique sur une structure stabilisée SiI/SiO₂/Ti/Pt a permis de mettre au point trois filières technologiques distinctes qui se caractérisent par leur mode de cristallisation : le recuit conventionnel, le recuit rapide, et la croissance in situ. Les températures utilisées dans ces trois filières sont relativement basses (510°C a 700°C) et restent compatibles avec les technologies du silicium. Dans la méthode du recuit conventionnel, l'insertion d'une couche tampon de PbTiO3 permet de contrôler l'orientation cristalline du film de PZT et d'abaisser sa température de cristallisation de 125°C. Les propriétés électriques des films issus de chaque filière ont été mesurées de façon systématique. La constante diélectrique atteinte, par croissance in situ, la valeur de celle du matériau massif de même composition, d'autre part les pertes diélectriques sont inférieures à 4% indépendamment de la filière d'obtention. Les propriétés ferroélectriques, caractérisées par les polarisations rémanentes et les champs coercitifs, diffèrent selon le mode d'élaboration. La résistance à la fatigue est typique de la structure M. I. M. Mais peut être augmentée par l'insertion d'une couche tampon au delà des 10¹⁰ cycles. Les propriétés piézo-électriques sont évaluées a travers les mesures des coefficients d₃₃et e₃₁ sont obtenues respectivement par le piézomètre detype « Berlincourt » et la méthode de la poutre encastrée.
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Lacroix, Etienne. "Elaboration de couches minces d'hexaferrite par pulvérisation cathodique pour application en magnéto-optique." Grenoble 1, 1989. http://www.theses.fr/1989GRE10140.
Full textAbstract:
Cette etude a pour objet la preparation et la caracterisation de couches minces orientees d'hexaferrite de baruym de type m. Les films sont elabores par pulverisation cathodique dans une configuration originale, cibles face a face. Cette methode permet de reproduire la composition de la cible dans le film. Un premier procede d'elaboration a ete trouve: un film amorphe est depose et est ensuite cristallise par recuit. Suivant la temperature de depot et l'epaisseur de la couche, des films bien orientes peuvent etre obtenus. Le deuxieme procede d'elaboration consiste a preparer des films cristallises in situ. Les conditions permettant d'obtenir des films bien orientes sont tres pointues: la temperature du support est de 720#oc et la pression partielle d'oxygene de 0,2%. Il a donc ete montre la possibilite de deposer des couches d'hexaferrite bien orientees, ce qui confirme l'interet de ce materiau pour l'enregistrement magneto-optique
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Nazon, Julien. "Couches minces à base de nitrure de tantale multicouches pour barrières de diffusion." Montpellier 2, 2008. http://www.theses.fr/2008MON20168.
Full textAbstract:
Dans le cadre de la miniaturisation des composants électroniques, le nitrure de tantale apparaît comme un matériau prometteur en tant que barrière de diffusion entre les contacts électriques de cuivre et les substrats à base de silicium. C'est dans ce contexte que se situe cette étude, l'objectif de ce travail étant d'étudier la potentialité de matériaux multicouches en tant que barrières de diffusion. Dans ce cadre, des matériaux à base de tantale et de nitrure de tantale ont été déposés sur des substrats silicium par le procédé de pulvérisation cathodique. La diffusion du cuivre a été étudiée au sein de barrières monocouches, TaN, bicouches, Ta/TaN et TaN/Ta, et tricouches, Ta/TaN/Ta et TaN/Ta/TaN, ces couches barrières, présentant une épaisseur totale de 150 nm. La première étape de ce travail a consisté en l'optimisation des paramètres d'élaboration en relation avec les caractéristiques microstructurales des couches à base de tantale et nitrure de tantale. Dans une seconde étape, la stabilité des matériaux monocouches et multicouches en tant que barrières de diffusion a été étudiée après traitements thermiques des assemblages Si/barrière/Cu sous vide à des températures variant de 500 à 700°C. Enfin, la dernière étape de ce travail a consisté en une étude cinétique de la diffusionWith the increase of the integration density and shrinkage of the interconnection design rules, new metallization scheme using copper has been suggested as a suitable candidate for metallization material in recent years. However, the major problem posed by Cu metallization is its high diffusivity in silicon and dielectrics used in ICs under the high temperatures encountered in device fabrication. That is the reason why the use of tantalum nitride films as diffusion barrier materials has received considerable interest in recent years because of their inherent properties. The aim of this work is to study the efficiency of multilayer tantalum nitride based materials as diffusion barriers. TaN single layer and multilayer barriers were deposited onto silicon substrates by radio-frequency (r. F. ) sputtering. The diffusion of Cu through TaN-based thin layers into Si substrate has been studied. The barrier efficiency of multilayers of 150 nm in thickness has been investigated and is compared with that of TaN single layer. First, the effects of processing parameters on the properties of tantalum nitride thin films deposited by reactive sputtering have been investigated. Then, the thermal stability of TaN-based thin films as diffusion barriers by annealing under vacuum in the temperature range of 500 to 700°C. Last, the efficiency of these TaN-based thin layers against Cu diffusion is determined from in-situ experiments
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Gonçalves, Cristina. "Etude de couches minces de silicium microcristallin hydrogénées déposées par pulvérisation cathodique magnétron radiofréquence." Amiens, 2003. http://www.theses.fr/2003AMIE0301.
Full text
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Cosset, Françoise. "Etude et réalisation par pulvérisation cathodique magnétron de dépots anticorrosion à base de chrome." Limoges, 1994. http://www.theses.fr/1994LIMO0016.
Full textAbstract:
L'etude et la realisation par pulverisation cathodique magnetron de couches minces anti-corrosion a base de chrome font l'objet de ce travail. La resistance a la corrosion des couches mais aussi leur structure, leur texture, leurs proprietes mecaniques ont ete systematiquement determinees et correlees entre elles. L'evolution de ces proprietes a ete etudiee en fonction de la temperature du substrat et de la pression du gaz support de la decharge. Les depots de chrome pur presentent une porosite relativement importante et donc une resistance a la corrosion faible. Ceci est du principalement a la taille importante des grains (de l'ordre de 250 a 500 a) pour des temperatures de depots allant de 150 a 550 c. L'introduction d'une faible quantite d'azote pendant la phase depot permet de diminuer la taille des grains qui est de l'ordre de 50 a 300 a pour des concentrations en azote dans les depots allant de 3 a 12%. Ces depots dopes a l'azote presentent une resistance a la corrosion nettement superieure a celle des depots de chrome pur. Elle est maximale pour une temperature de 450c et une concentration en azote de l'ordre de 9%. L'influence de l'etat de surface des substrats sur la resistance a la corrosion des depots a ete etudiee. Les piqures prenant naissance principalement sur les irregularites de surface, pour obtenir une bonne resistance a la corrosion il faut donc un tres bon etat de surface avec une rugosite inferieure ou de l'ordre de 0,1 m. L'etude des mecanismes de pulverisation reactive dans le cas du couple chrome-azote a aussi fait l'objet d'un developpement important. Lors de la pulverisation du chrome en presence d'azote il n'y a pas de variations brutales des conditions de depot avec apparition d'un phenomene d'hysteresis comme par exemple dans le cas des depots de nitrure de titane
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Lippert, Marc. "Elaboration et caractérisation de couches minces piezoélectriques d'oxyde de zinc obtenues par pulvérisation cathodique." Valenciennes, 1999. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/6a235e1a-0eaf-4bd6-a862-aafdf1dd7913.
Full textAbstract:
L'étude porte sur l'élaboration et la caractérisation de couches minces d'oxyde de zinc (ZnO) obtenues par une technique de pulvérisation cathodique radiofréquence magnétron. Ces couches sont analysées par des techniques classiques de caractérisation des matériaux : la diffraction des rayons x et le microscope électronique a balayage. Ces films minces présentent deux orientations préférentielles suivant la position face à la cible et sous certaines conditions de dépôt : une couche bien texturée ou l'axe c est perpendiculaire à la surface du substrat et une couche qui possède un axe c parallèle au plan du substrat et d'orientation (110). Ces films sont ensuite analysés pour déterminer leurs propriétés piézoélectriques. Pour ce faire deux autres méthodes ont été mises au point : une méthode de mesure du temps de vol des ondes ultrasonores générées dans le transducteur qui permet de dire si la couche est piézoélectrique ou pas ainsi que son mode de vibration. L'autre méthode est consacrée a la détermination directe du coefficient de couplage électromécanique par la mesure de l'impédance électrique de ce même transducteur. Cette dernière méthode a été testée sur des transducteurs utilisant un cristal de niobate de lithium (LiNbO#3) collé par diffusion métallique d'indium et nous a permis de retrouver un coefficient de couplage supérieur a 95% de la valeur théorique. Les couches minces de ZnO réalisées, présentaient la particularité de générer des ondes transversales, avec un coefficient de couplage approchant les 45% de la valeur théorique du matériau massifThe study focuses on the elaboration and the characterization of thin layers of zinc oxide (ZnO) obtained by a cathodic radiofrequency magnetron sputtering. These layers are analyzed by classic characterization techniques of materials : the diffraction of rays X and the scanning electronic microscope. These thin films present two preferential orientations following the osition in the face of the target and under some conditions of deposit : a layer well textured where the c-axis is perpendicular to the surface of the substrate and a layer that possesses a -axis parallel to the plan of the substrate and this orientation is (110). These films are then analyzed to determine their piezoelectric properties. Two other methods have been developed :a method of measure of the transit time of ultrasound waves generated in the transducer if the layer is piezoelectric. This method permits to determine also its vibration mode. The other ethod is devoted to the direct determination of the electromechanical coupling coefficient by the measure of the electrical impedance of this same transducer. This last method have been ested on transducers using a crystal of lithium niobate (LiNbO3) bonded by indium metallic diffusion and we have permitted to find a coupling coefficient superior to 95% of the theoretical value. Thin layers of ZnO realized, presented the particularity to generate transverse waves , with a coupling coefficient approaching 45% of the theoretical value of the massive material
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Lalanne, Maëva. "Étude de phases delafossite CuFe1-xCrxO2 : vers de nouveaux TCO de type p." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1257/.
Full textAbstract:
Ces travaux ont pour objectif d'élaborer sous forme de couches minces des phases delafossite CuFe1-xCrxO2:Mg par pulvérisation cathodique radiofréquence, en vue de leur utilisation potentielle en tant que conducteurs transparents. Différentes poudres de composition CuFe1-xCrxO2 (0 = x = 1) ont été élaborées par réaction à l'état solide. Ces oxydes cristallisent avec la structure delafossite et une solution solide complète a été obtenue. L'étude thermostructurale de ces composés nous a permis de définir leur domaine de stabilité sous atmosphère oxydante et réductrice. Des caractérisations physico-chimiques ont également été effectuées sur ces matériaux. Nous avons ainsi montré que le domaine de stabilité des phases CuFe1-xCrxO2 augmente avec la quantité de chrome et que les composés riches en chrome sont les plus conducteurs et les moins absorbants. Au vue de ces résultats, des films minces de delafossite de composition CuFeO2:Mg et CuCrO2:Mg ont été obtenus par pulvérisation cathodique RF à température ambiante à partir des cibles céramiques. Après recuit sous vide à 450°C, les propriétés optoélectroniques des dépôts de CuFeO2:Mg se sont avérées limitées pour une utilisation en tant que TCO de type p dans le domaine du visible ; toutefois ces composés restent prometteurs pour des applications dans l'infra-rouge ou comme matériaux absorbeurs dans le visible. Les couches minces de CuCrO2:Mg présentent, après recuit sous vide à 450°C, une conductivité de type p de l'ordre de 0,1 S. Cm-1 et un gap optique de 3,13 eV. Ces valeurs peuvent être augmentées par des recuits à des températures supérieures à 450°CThis work concerns the development of CuFe1-xCrxO2:Mg delafossite oxide thin films deposited by RF-magnetron sputtering for the potential transparent conductor applications. Various CuFe1-xCrxO2 (0 = x = 1) powders were synthesized by a standard solid-state reaction. These oxides crystallize with the delafossite structure and a complete solid solution was obtained. Thermo-structural study has revealed the stability range of CuFe1-xCrxO2 compounds under oxidizing and reducing atmosphere. Their physical properties were also characterized. Thus, we showed that the stability range increases with the chromium quantity and chromium-rich delafossites are the most conductive and the least absorbent. Then, CuFeO2:Mg and CuCrO2:Mg delafossite thin films were prepared at room temperature by RF-magnetron sputtering from ceramic targets. After annealing under vacuum at 450°C, CuFeO2:Mg thin films have too low optoelectronic properties for p-type TCO application in the visible range; however these compounds are promising for infra-red TCO applications and/or absorber for photovoltaic application. After annealing under vacuum at 450°C, the p-type conductivity and the bandgap of CuCrO2:Mg thin films are about 0,1 S. Cm-1 and 3,13 eV respectively. These values can be increased by annealing at higher temperature than 450°C
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Ghamouss, Fouad. "Caractérisation de films composites à base de carbone/polymère de type sérigraphié : influence de la composition de la surface sur la réactivité électrochimique." Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2087.
Full textAbstract:
Dans le cadre de ce travail, des électrodes à base de carbone/graphite de type sérigraphié ont été étudiées et examinées en terme de réactivité électrochimique. L’étude électrochimique par voltamétrie cyclique, et la caractérisation de la surface des électrodes sérigraphiées par imagerie MEB et spectroscopie XPS ont révélé une relation entre la composition chimique de la surface et les performances électrochimiques des électrodes utilisées. Le matériau étudié et mis au point a été utilisé comme cathode pour la régénération d’une cellule solaire hybride organique-inorganique de type Grätzel. Par ailleurs, nous avons exploré deux nouvelles approches de modification et d’activation des électrodes. La première approche était basée sur une modification en surface par un dépôt de couche mince de carbone amorphe nitruré (a-CNx) par pulvérisation cathodique magnétron, La deuxième approche consistait en un traitement de surface par plasma. Les deux approches ont conduit à des changements chimiques et morphologiques importants, accompagnés d’une augmentation significative de la réactivité électrochimique des électrodes. Ces nouveaux procédés ont été ensuite utilisés pour améliorer la réponse électro-catalytique de biocapteurs à peroxyde d’hydrogène et pour dérivés phénoliquesThe study of screen printed carbon/graphite electrodes in term of electrochemical reactivity was reported in this manuscript. Cyclic voltammetric study and surface characterisation by both SEM and XPS techniques demonstrated that the electrochemical performance of the electrodes has significantly found related to the electrode surface chemistry. The resulting carbon/graphite material was then successfully used as cathode for the regeneration of Grätzel solar cell. On the other hand, two modification approaches were examined to enhance the electron transfer at the screen-printed carbon electrode surface. The first approach consisted in the deposition of a thin nitride carbon film by using a reactive magnetron sputtering process, whereas in the second one we examined the effect of a series of plasma treatment on the electrochemical reactivity of the electrode surface. Both approaches were then used to improve the sensitivity of some electrochemical biosensors
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Cilia, Marc. "Spectroscopie optique d'émission des décharges dans un dispositif de pulvérisation cathodique : application au contrôle de la réalisation de miroirs multicouches pour le rayonnement X et neutronique." Aix-Marseille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX11003.
Full textAbstract:
Les miroirs multicouches pour le rayonnement x et neutronique sont fabriques par la technique du depot par pulverisation cathodique magnetron utilisant une decharge radiofrequence (r. F. ) dans l'argon. La meilleure reflectivite de ces miroirs (60-80%) est obtenue lorsque le systeme d'ondes qui interferent dans l'empilement reste le plus constructif possible. Pour cela, une parfaite reproductibilite de la periode de la multicouche doit etre obtenue. Dans ce type de procede, le controle de la qualite de la multicouche se fait a posteriori par une caracterisation en rayonnement x moyen (1. 54 a). En caracterisant la decharge qui se situe au cur du dispositif de depot, on cherche a realiser dans ce travail un controle in situ pour prevenir et corriger toutes derives du procede de fabrication. La spectroscopie optique de la lumiere emise par les decharges permet l'observation de raies d'emission des atomes du materiau pulverise au moment ou ils traversent la zone de la decharge. L'enregistrement du spectre de cette lumiere, tout au long de la realisation des couches successives de l'empilement, permet de deceler de faibles variations de conditions de depot. L'etude de la sensibilite des principaux parametres de depots (tension cible, densite du plasma,) aux variations de pression et de puissance du generateur, observables sur les raies spectrales, a permis un choix judicieux de ces raies afin de stabiliser avec une grande precision le procede et d'accroitre en consequence la qualite des multicouches obtenues. Le fonctionnement d'une decharge r. F. Magnetron a ete etudie a partir d'un modele simple qui permet d'expliquer le comportement des raies spectrales emises par le plasma de decharge
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Mani, Abderrahim. "Propriétés mécaniques et structurales de couches minces de TiC et TiCN déposées par pulvérisation cathodique RF." Evry-Val d'Essonne, 2004. http://www.theses.fr/2004EVRY0035.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est l'élaboration et la caractérisation mécanique, structurale et morphologique de couches minces de TiC et TiCN et des multicouches nanométriques de type céramique/céramique par la technique de pulvérisation cathodique RF. Une attention particulière est dédiée aux couches minces de TiC et de TiCN de part une large utilisation comme revêtements durs et anti-usure. Le dépôt stœchiométrique des couches minces de TiC est atteint par pulvérisation cathodique RF sur des substrats orientés (100) à la température ambiante et à partir d'une cible stœchiométrique de TiC. %. Les analyses XPS n'ont pas montré une véritable solubilité du système Ti(C,N) comme le prévoit le diagramme de phase. En effet, la forte réactivité du titane avec l'azote empêche la formation de TiCN stœchiométrique. La modulation de la composition des multicouches est vérifiée même pour la plus faible période (L=5 nm)The objective of this thesis consists in performing by reactive sputtering RF nanomaterials: TiC, TiCN single layers, Ceramic/Ceramic multilayers in order to study the microstructure, the structure, morphologic and mechanical properties of these thin films. A particular attention is devoted to TiC and TiCN thin layers because of their exceptional wear resistance and hard coatings. Thin stoechiometric films of TiC were successfully prepared by cathodic sputtering using a composed TiC target at the ambient temperature. XPS Analyses did not show a true solubility of the Ti(C, N) system as the phase diagram envisages it. So, Carbonitride TiC1-xNx of Ti did not form even by reaction under N2 gas environment implying higher thermodynamic stability of TiN than TiC. Lastly, we deposited multi-layer titanium carbonitrides by alternating hard and soft layers to obtain a reinforcement of mechanical properties. The composition modulation is confirmed even at the lowest period (L=5 nm)
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Abdallah, Bassam. "Dépôt de couches minces de nitrures par pulvérisation magnétron (PVD) : étude de la structure et de la contrainte des films." Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2051.
Full textAbstract:
Les propriétés piézoélectriques, thermiques, acoustiques et diélectriques du nitrure d’aluminium AlN en font un bon candidat pour de nombreuses applications en électronique, télécommunications ou encore pour des dispositifs SAW. Toutefois, les problèmes d’adhérence liés à des contraintes trop importantes constituent toujours un verrou technologique. Nous avons donc choisi d’étudier l’évolution des contraintes résiduelles en fonction des paramètres du procédé de dépôt utilisé, en l'occurrence la pulvérisation magnétron réactive. Dans un premier temps, une optimisation du procédé a permis de synthétiser des films d'AlN ayant différentes orientations cristallographiques et notamment l'orientation préférentielle (0002). Une méthode originale de mesure de contraintes intrinsèques couplée avec des caractérisations structurales DRX, MEB, FTIR, Raman et AFM nous a permis de montrer et de proposer une explication à l'évolution de la contrainte en fonction de l'épaisseur, ce que ne permettait pas de faire les modèles de Windischmann et Davis. Puis, une étude structurale fine des films sur toute l'épaisseur a été réalisée par microscopique électronique en transmission haute résolution (HRTEM). Elle a permis de montrer l'existence de trois zones : une interface amorphe avec le silicium, une zone polycristalline et une zone quasi-monocristalline. Le contrôle du bombardement ionique, du rapport ions/neutres, de la contamination en oxygène ainsi qu’un choix judicieux du type de substrat permet de minimiser la couche interfaciale ainsi que la zone polycristalline. En effet, l’optimisation de nos paramètres expérimentaux et l’utilisation de couches épitaxiées d’AlN et d’AlGaN ont permis une reprise d’épitaxie de nos films de nitrure d’aluminium sur ces substrat à basse température. Enfin une vérification des hypothèses faites sur l'évolution de la contrainte en fonction de l'épaisseur, dans le cas de l'AlN, a été réalisée sur un autre matériaux ayant également une structure hexagonale comme le ZnO ainsi que sur des matériaux de structure cubique tels que TiN et ZrNThe piezoelectric, thermal, acoustic and dielectric properties of aluminium nitride AlN make it a good candidate for many applications in electronics, telecommunications or even for SAW devices. However, the problems of adhesion-related to the intrinsic stress are still too important and inhibit some industrial applications of such a thin films. We have therefore chosen to study the evolution of residual stress based on the parameters of the deposition process used, namely reactive magnetron sputtering. At first, an optimization process has helped synthesize AlN films with different crystallographic orientations, including the (0002) preferential orientation. An original method for measuring intrinsic stress coupled with structural characterizations (DRX, SEM, FTIR, Raman and AFM) has enabled us to show and offer an explanation to the evolution of stress depending on the thickness, what is not possible using Windischmann and Davis models. Then, a structural study of thin films with thickness was performed by high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). It has demonstrated the existence of three areas: an amorphous interface with the silicon substrate, a polycrystalline area and at the top of the film an almost-monocrystalline layer. The thickness of these layers can be controlled thanks to the control of ion bombardment, ion / neutral ratio, oxygen contamination and the choose of appropriate substrate. In fact using AlN and AlGaN epilayers, we have demonstrated the epitaxial growth of AlN films at low temperature. Finally, in order to check our results related to the evolution of stress versus thickness in the AlN, the same study was conducted on another material with a hexagonal structure (ZnO) and also on materials with cubic structure as TiN and ZrN
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Abdelouahdi, Karima. "Corrélation entre les propriétés microstructurales et mécaniques de couches minces W-C obtenues par pulvérisation cathodique RF en mode réactif." Evry-Val d'Essonne, 2006. http://www.theses.fr/2006EVRY0047.
Full textAbstract:
Les travaux de cette thèse ont été consacrés à la croissance des couches minces de carbures de tungstène et de multicouches W/W-C par pulvérisation cathodique RF en mode réactif. Les conditions de dépôt ( pourcentage de gaz réactif, polarisation négative du substrat et la tension d’autopolarisation) ont une influence directe sur la nature et la texture des phases cristallines (WC1-x, W2C, WC1-x/a-C et a-C:H). Dans des conditions optimales de croissance (2mTorr, -400V, 150°C), nous avons pu élaborer une couche monophasée W1C1-x avec une composition W1C0. 9 très proche de la stoechiométrie recherchée. Ce film présente la dureté la plus élevée égale à 22 GPa. Dans les couches biphasées, la dureté suit une loi de mélange entre la dureté de la phase W1C1-x et la deuxième phase (soit la phase W2C ou la phase amorphe a-C). Dans la dernière partie du manuscrit nous avons montré la faisabilité d’élaborer des multicouches W/W-C avec une période aussi faible que 2,5 nm présentant une modulation de la composition. Le faible désaccord paramétrique entre les plans (110) du tungstène et les plans (100) de la phase W2C a favorisé l’apparition de cette dernière et son orientation selon la direction [100]. Le durcissement observé à faibles périodes (26 GPa à = 2. 5nm) est nettement supérieur à la loi de mélange (19. 5 GPa). Il est principalement dû à un blocage des dislocations aux interfaces selon le modèle Hall-PetchNanocrystallized W-C films have been produced by reactive RF sputtering, using a tungsten target and a methane gas. According to the growth conditions (patial pressure of reactive gas, substrate and target bias voltage) different phases have been observed : WC1-x, W2C, WC1-x/a-C phases and a-C:H phase. The film presenting a pure WC1-x phase with a composition close to W1C0. 9 has the maximum hardness (22 GPa). In the same conditions of the later film, W/W-C multilayers with periods ranging from 2. 5 to 100 nm have been synthesized. The presence of the W preferentially oriented (110) in the tungsten layer, favorate the presence of W2C preferentially oriented (100) at the interface between W and W-C layer. A hardness enhancement is obtained for the very thin periods (26 GPa at =2. 5nm). This behavior can be explained by the Hall-Petch mechanism. Then for WC system a very precise control of the composition (i. E of the deposition parameters) is necessary to obtain hard coatings
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Besnard, Aurélien. "Relations structure-conductivité électrique dans des films de chrome architecturés." Besançon, 2010. http://www.theses.fr/2010BESA2005.
Full textAbstract:
Des films minces de chrome sont élaborés par pulvérisation cathodique DC magnétron. Les conditions expérimentales de pression et de température conduisent à une croissance colonnaire. La mise en œuvre de la technique originale << GLAD >› (GLancing Angie Deposition) permet de contrôler l’orientation du substrat par rapport au flux de vapeur incident. Ainsi l’architecture des colonnes constituant les couches minces est modifiée. Trois types de structures sont élaborés : des colonnes inclinées (1D) des structures zigzags (20) et des structures spiralées (BD). La texturation des substrats par un réseau de plots permet d’organiser ces différentes architectures sur la surface. Les propriétés physiques de ces couches minces telles que la densité la rugosité et la résistivité électrique, sont affectées par la structuration des colonnes. L’ élaboration de ces architectures est réalisée en lien étroit avec une simulation Monte Carlo de la croissance de structures équivalentes. Cette double approche permet de mieux comprendre les mécanismes de croissance mis en jeu ainsi que les propriétés résultantes. Un modèle théorique est ensuite proposé pour prédire l’évolution de la résistivité électrique des films minces à colonnes inclinéesChromium thin films are deposited by DC magnetron sputtering. Operating conditions like the sputtering pressure and the temperature conditions lead to a columnar growth. The development of the original GLAD technique (GLancing Angie Deposition) is a way to control the substrate orientation compared to the incident vapour flux. As a result the columnar architecture can be tuned. Three kinds of surface. Physical properties such as density roughness and electrical resistivity are affected by the columnar architecture. The experimental deposition of the films is strongly related to the theoretical growth obtained by Monte Carlo simulation. This dual approach allows a better understanding of the growth mechanisms and the resulting properties. A theoretical model is proposed in order to predict the evolution of electrical resistivity for thin films exhibiting an inclined columnar structure
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Combadière, Laurette. "Contribution à l'étude fondamentale de la pulvérisation cathodique magnétron réactive : application à la réalisation de couches minces de nitrure de titane." Limoges, 1992. http://www.theses.fr/1992LIMO0170.
Full text
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Tranchant, Julien. "Étude de couches minces déposées par pulvérisation magnétron post-ionisée pour l'ingénierie de contraintes." Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2118.
Full textAbstract:
Cette thèse est dédiée à l’étude de couches minces à contraintes contrôlées par pulvérisation magnétron ionisée. Cette technique utilise un plasma secondaire inductif, créé via une spire alimentée en RF (13,56 MHz), pour post-ioniser les espèces pulvérisées, comme le montre l’analyse du plasma par spectroscopie d’émission optique. Ainsi, en agissant sur la pression d’argon, la polarisation du substrat et la puissance RF dans la spire, le flux et l’énergie des ions arrivant sur le substrat peuvent être modifiés, ainsi que les propriétés et la microstructure des films engendrés. Des films de MoCr, matériau utilisé pour la réalisation de MEMS par ingénierie de contraintes, ont été déposés par ce procédé. Leur caractérisation a permis d’établir le lien entre conditions de dépôt et caractéristiques des films, en termes de texture, de taille de cristallites et de microdéformations par DRX, de composition des couches par EDX et de propriétés mécaniques par nano-indentation (dureté et module d’Young, également estimé par DRX en traction). Les contraintes résiduelles des films ont été évaluées par les méthodes de la courbure et du sin², et la bonne corrélation avec des observations MET a permis une description des mécanismes responsables des contraintes dans ces films, en établissant le lien entre conditions de synthèse, microstructure, morphologie et état de contraintes. D’autre part, le contrôle des contraintes par ce procédé a été appliqué à l’élaboration et l’optimisation de nano-canaux de carbone amorphe, créés par contrôle des motifs de délamination de films compressifs, en utilisant des substrats comportant des lignes définies par photolithographie comme gabaritsThis work is devoted to the study of ionized magnetron sputtering stress controlled thin films. This technique uses a secondary inductive plasma, created through a RF (13. 56 MHz) powered coil, to post-ionize the sputtered species, as shown by the optical emission spectroscopy plasma analysis. Thus, by acting on the argon pressure, on the substrate bias voltage and on the RF power applied to the coil, the ion flux and energy impinging on the substrate, and thus the film properties and microstructure, can be modified. MoCr films - MoCr is a material used for stress-engineered MEMS elaboration - were deposited by this process. Their characterization enabled to underline the relationship between synthesis conditions and film features, concerning texture, crystallite size and microstrain by XRD, concerning film composition by EDX, and concerning mechanical properties by nano-indentation (hardness and Young’s modulus, also measured by traction test coupled XRD). Residual stress in the films were estimated by the curvature and sin² methods, and the good agreement with TEM observations enabled to describe the mechanisms responsible for stress formation in these films, by underlining the relationship between synthesis conditions, microstructure, morphology and stress state. Besides, the stress control by this process was applied to the elaboration and optimization of amorphous carbon nano-channels, created by buckle delamination control of compressive films, using photolitographically patterned substrates as a template
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Baraket, Mira. "Élaboration et caractérisation de revêtements nano-structurés à base de nitrure de chrome par pulvérisation cathodique magnétron en condition réactive : propriétés mécaniques et tribologiques." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2049.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur l’élaboration et la caractérisation des propriétés de revêtements nanostructurés à base de nitrure de chrome (CrN) en vue de leur application sur des outils de coupe et/ou de mise en forme. Les dépôts ont été élaborés par pulvérisation cathodique magnétron en conditions réactives à partir de cibles métalliques (Cr, Si et Ag) sur un porte substrat statique et rotatif polarisable en courant continu (DC) et en radio fréquence (RF). La première partie de l’étude porte sur l’influence des principaux paramètres d’élaboration (pression partielle d’azote, polarisation du substrat) sur les propriétés du CrN. L’effet de ces paramètres a été suivi principalement sur les propriétés mécaniques (dureté, module de Young, contraintes internes, etc. ) et structurables. Une attention particulière a ensuite été portée à l’influence de l’addition de silicium aux revêtements de CrN. Les caractéristiques chimiques, mécaniques, tribologiques et structurales des dépôts de type CrSiN ont été étudiées en fonction de la teneur en silicium des films (nano-dureté, module de Young, DRX, MET, etc. ). Une étude par XPS a permis de mettre en évidence la présence de liaisons Si-N et de la phase Si3N4 dans les revêtements présentant des taux de silicium supérieur à 1 % at. %. La résistance à l’oxydation à haute température a également été étudiée en fonction des conditions de dépôt. Finalement, des revêtements multicouches nanométriques CrN/Ag et CrSiN/Ag ont été élaborés avec des périodicités comprises entre 8 et 24 nm. L’épaisseur de la couche d’argent ainsi que l’épaisseur totale ont été maintenues constantes pour l’ensemble des dépôts, le seul paramètre variable étant l’épaisseur de la couche de nitrure. L’influence de l’épaisseur de cette couche (CrN ou CrSiN) sur les propriétés mécaniques, tribologiques et sur la résistance à l’oxydation des multicouches est alors présentée et discutéeThe present work deals with structural, mechanical and tribological characterization of nanostructured chromium nitride (CrN) based thin films for cutting tool applications. Coatings are deposited by DC reactive magnetron sputtering from metallic targets (Cr, Si and Ag) on static and rotating substrate holders with RF or DC bias. The influence pf plasma parameters (nitrogen partial pressure and substrate bias) on the mechanical properties of CrN is studied. In order to improve its mechanical properties, silicon is then introduced to CrN thanks to silicon coupons placed on the erosion track of Cr target or by cosputtering of Cr and Si targets; The fraction of silicon into the coatings is then increased in order to achieve the formation of NC-CrN/A-Si3N4 nanocomposite. Chemical, mechanical, tribological and structural properties are studied as a function of silicon content using GDOES, EPMA, nano and microindentation, pin on discs, scratch tests, XRD, SEM and TEM techniques. Si3N4 phase is detected from 1 at. % of silicon by XPS measurements. An increase of the hardness is observed while adding silicon to CrN with two maximum at 5 and 10 at. % of silicon. The resistance to oxidation at high temperature is also studied. To improve the tribological properties of the films, silver is introduced as a solid lubricant in a multilayer structure of CrN/Ag and CrSiN/Ag in the nanoscale range. Multilayers periodicity ranges from 8 to 24 nm. The silver nanolayer and the total coating thicknesses are maintained constant at 4 nm and 2 µm respectively for all the coatings. The nitride layer thickness is the only parameter that has been modified in the multilayer coatings. The influence of the thickness of CrN and CrSiN monolayers on the mechanical and tribological properties is presented and discussed. The resistance to oxidation at high temperatures of all coatings is also examined
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Buffière, Marie. "Synthèse et caractérisation de couches minces de Zn (O,S) pour application au sein des cellules solaires à base de Cu (In, Ga) Se2." Nantes, 2011. http://www.theses.fr/2011NANT2057.
Full textAbstract:
Un des défis concernant les cellules solaires à base de Cu(In,Ga)Se2 est le remplacement de la couche tampon de CdS déposée par bain chimique (CBD) par un matériau exempt de Cd déposé sous vide. L’objectif de ce travail est d’évaluer le potentiel des couches minces de Zn(O,S) déposées par co-pulvérisation cathodique RF (PVD) en tant que couche tampon alternative. Les propriétés matériau de ces couches ont été tout d’abord comparées à une référence (CBD)Zn(O,S) dont les conditions de dépôt ont été préalablement optimisées. Pour une composition équivalente, la technique de dépôt employée semble avoir un fort impact sur les propriétés optiques et structurales des couches. Le comportement électrique des dispositifs résultants s’en trouve également affecté. Dans le cas des cellules à couche tampon (CBD)Zn(O,S), nous avons mis en évidence la nécessité de prendre en compte l’ensemble du dispositif pour comprendre les phénomènes observés. Ces progrès ainsi qu’une meilleure compréhension des propriétés des couches (CBD)Zn(O,S) nous ont permis de réaliser des dispositifs stables sous éclairement avec des rendements de 16 % (sans couche anti-reflet). Pour les cellules à couche tampon (PVD)Zn(O,S), l’ajustement du taux de soufre a permis de contrôler l’alignement de bande à la jonction absorbeur/couche tampon et de permettre l’obtention de Jsc comparables à ceux des cellules avec (CBD)Zn(O,S). Bien que la structure telle quelle de la couche tampon (PVD)Zn(O,S) pour une teneur en soufre optimale ne permette pas d’obtenir les Voc attendus, ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives de recherche sur la compréhension des hétéro-interfaces dans les cellules solaires Cu(In,Ga)Se2Thin film solar cell based on Cu(In,Ga)Se2 contain a thin, chemically deposited (CBD), cadmium sulfide (CdS) buffer layer. For environmental and industrial reasons, its replacement by a Cd-free material deposited under vacuum is among the challenges of the research community. In this work, co-sputtered (PVD)Zn(O,S) thin films have been studied as an alternative buffer layer. The properties of these layers have been compared to an optimized (CBD)Zn(O,S) reference. It is observed that the deposition technique has a strong impact on the optical and structural properties of the films for a given composition. As a result, the electrical behavior of the corresponding devices is also affected. The electrical characterization of (CBD)Zn(O,S)-buffered solar cells has shown that the absorber and the window layers properties strongly influence the performance of the cells. These progress together with the understanding of Zn(O,S) films properties makes it possible the realization of 16 % efficiency stable devices with a (CBD)Zn(O,S) buffer layer. Meanwhile, the tuning of the sulfur content has lead to the control of the conduction band offset in CIGSe/(PVD)Zn(O,S) devices and the achievement of similar Jsc than the one of (CBD)Zn(O,S)-buffered devices. Although the present structure of the (PVD)Zn(O,S) buffer layer is not suitable to obtain comparable Voc, these results offer many research perspectives in hetero-interface for a better understanding of Cu(In,Ga)Se2-based solar cells
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Jin, Chengfei. "Dépôts de TaNx par pulvérisation cathodique magnétron à fort taux d'ionisation de la vapeur pulvérisée." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00638786.
Full textAbstract:
Grâce à ses excellentes propriétés physiques et chimiques (stable thermiquement, bon conducteur électrique et de chaleur, ductile, très dur mécaniquement, bonne inertie chimique), le matériau tantale et son nitrure TaNx sont utilisés comme revêtement de surface des outils, résistance électrique, barrière de diffusion au cuivre, croissance de nanotubes par un procédé chimique catalytique en phase vapeur. C'est ce matériau et son nitrure que nous avons étudiés lors de cette thèse.Aujourd'hui les exigences des industriels nécessitent que la pulvérisation cathodique magnétron (PCM) puisse être appliquée aux pièces de formes complexes. La principale limitation de cette méthode de dépôt est que la plupart des particules pulvérisées sont neutres. Pour contrôler l'énergie et la trajectoire des particules pulvérisées, des nouveaux procédés IPVD (Ionized Physical Vapor Deposition) ont été développés pour ioniser les atomes pulvérisés. Le procédé RF-IPVD (Radio-Frequency Ionized Physical Vapor Deposition) permet, grâce à une boucle placée entre la cible et le substrat et polarisée en RF, de créer un second plasma permettant d'ioniser la vapeur pulvérisée. Un autre procédé a été développé : nommé HIPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering), ce procédé utilise une alimentation fournissant des impulsions de courte durée et de forte puissance au lieu d'une alimentation DC. Les particules pulvérisées peuvent être ionisées dans le plasma magnétron qui est très dense lors des impulsions. Nous avons réalisé des couches minces de Ta par PCM, RF-IPVD et HIPIMS, et des couches minces de TaNx par PCM et HIPIMS. Les différentes propriétés des décharges et des couches minces sont étudiées et comparées dans ce mémoire.
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Jin, Chengfei. "Dépôts de TaNx par pulvérisation cathodique magnétron à fort taux d’ionisation de la vapeur pulvérisée." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112212/document.
Full textAbstract:
Grâce à ses excellentes propriétés physiques et chimiques (stable thermiquement, bon conducteur électrique et de chaleur, ductile, très dur mécaniquement, bonne inertie chimique), le matériau tantale et son nitrure TaNx sont utilisés comme revêtement de surface des outils, résistance électrique, barrière de diffusion au cuivre, croissance de nanotubes par un procédé chimique catalytique en phase vapeur. C’est ce matériau et son nitrure que nous avons étudiés lors de cette thèse.Aujourd’hui les exigences des industriels nécessitent que la pulvérisation cathodique magnétron (PCM) puisse être appliquée aux pièces de formes complexes. La principale limitation de cette méthode de dépôt est que la plupart des particules pulvérisées sont neutres. Pour contrôler l’énergie et la trajectoire des particules pulvérisées, des nouveaux procédés IPVD (Ionized Physical Vapor Deposition) ont été développés pour ioniser les atomes pulvérisés. Le procédé RF-IPVD (Radio-Frequency Ionized Physical Vapor Deposition) permet, grâce à une boucle placée entre la cible et le substrat et polarisée en RF, de créer un second plasma permettant d’ioniser la vapeur pulvérisée. Un autre procédé a été développé : nommé HIPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering), ce procédé utilise une alimentation fournissant des impulsions de courte durée et de forte puissance au lieu d’une alimentation DC. Les particules pulvérisées peuvent être ionisées dans le plasma magnétron qui est très dense lors des impulsions. Nous avons réalisé des couches minces de Ta par PCM, RF-IPVD et HIPIMS, et des couches minces de TaNx par PCM et HIPIMS. Les différentes propriétés des décharges et des couches minces sont étudiées et comparées dans ce mémoireThanks to their excellent physical and chimical characteristics such as good stability with temperature, good conductor of heat and electricity, ductility, hardness, chemical inertness and good corrosion resistance, tantalum and its nitride are used in a wide variety of applications such as wear and corrosion-resistant materials, thin film transistors, diffusion barrier for copper and for carbon nanotube grown by CCVD process (catalytically chemical vapor deposition). For some recent industrial demand, it is necessary to deposit on substrates with complex shape. The main disadvantage of the conventional magnetron sputtering (CMS) is that most of the sputtered particles are neutral. To controle the energy and the path of sputtered particles, new magnetron sputtering techniques have been developed for ionizing a significant fraction of sputtered material. A new sputtering process called RF-IPVD consists in ionizing the sputtered vapor by adding second plasma by a RF coil between the target and the substrate. Another method called HIPIMS (High Power Impulsed Magnetron Sputtering), uses high power impulse instead of DC power. During the impulse, the sputtered Ta atoms are ionized in the dense plasma. We have deposited Ta thin films by CMS, RF-IPVD and HIPIMS and TaNx thin films by CMS and HIPIMS. The objective of this thesis is to compare the properties of discharges and thin films deposited by these different techniques
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Rafai, Mounir. "Caractérisation physico-chimique des films de Pt, Pd, Ni et Au déposés par pulvérisation cathodique." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2374.
Full textAbstract:
La morphologie et les proprietes des films metalliques dependent fortement de la methode de depot (evaporation, pulverisation,), des parametres utilises (temperature, vitesse de deposition,), et de la nature du substrat (sa rugosite, les interactions avec les particules deposees,). Parmi les methodes physiques de depot sous vide, la pulverisation cathodique sous courant continu semble la plus appropriee pour la preparation des catalyseurs et de nouveaux materiaux d'electrodes. Le travail que nous presentons est une etude experimentale de certaines proprietes physico-chimiques de films minces de pt, pd, ni et au prepares par pulverisation cathodique sur des supports plans tels que si monocristallin, verre ou au sur verre. Dans ce but, nous avons mis en uvre plusieurs techniques d'investigation: reflectometrie x, microscopie a effet tunnel (stm), spectroscopie de photo-electrons (xps), spectrometrie d'ions secondaires (sims) et voltammetrie cyclique. Dans le premier chapitre, nous rappelons le principe de differentes techniques d'elaboration des films minces. Ensuite, nous decrivons dans le deuxieme chapitre les techniques experimentales utilisees dans cette etude. Le troisieme chapitre est consacre aux resultats. Chaque metal est traite separement. La densite des films pulverises sous courant continu est plus faible que celle des metaux correspondants, leur contenu en oxygene est important et leur rugosite augmente avec l'epaisseur. Mais, leur morphologie et leur composition changent lors des reductions thermique ou electrochimique, ce qui se traduit par des proprietes metalliques (brillance, densite, conduction) plus prononcees. En conclusion, les films prepares par pulverisation cathodique apparaissent tout-a-fait differents de ceux prepares par d'autres methodes physiques. Leur faible contenu en metal et leur grande surface active les rendent interessants comme catalyseurs ou comme nouveaux materiaux d'electrode
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Zhang, Zhiguo. "Elaboration de dépôts nano-composés par pulvérisation cathodique magnétron pour la substitution du chrome électrolytique." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2035.
Full textAbstract:
Cette thèse concerne l’élaboration et la caractérisation de multicouches à base de CrN pour le remplacement du chrome électrolytique. L’objectif principal est d’élaborer des revêtements, dont les propriétés (structurales, mécaniques, tribologiques, etc …) sont contrôlables par pulvérisation cathodique magnétron. Les structures des dépôts sont caractérisées par diverses techniques telles que la Spectroscopie à Décharge Luminescente (SDL), la Diffraction de Rayons X (DRX), la Microscopie Electronique à Balayage (MEB), la Microscopie Electronique à Transmission (MET). Les propriétés mécaniques, tribologiques et de corrosion des dépôts sont évaluées en utilisant respectivement un nano-indentateur, des tests de rayure et de pion-disque et des mesures de polarisation dynamique. La première étude concerne la synthèse du nitrure de chrome. Les courbes de la tension de la décharge et de la pression totale en fonction du débit d’azote injecté sont utilisées pour prévoir la phase d’obtention du nitrure de chrome. L’analyse optique par spectroscopie d’émission (OES) a permis de corréler le taux d’azote dans les revêtements avec la tension de polarisation du substrat. La deuxième étude concerne le système Cr-Zr-N. Dans un premier temps, le zirconium est introduit en solution solide dans CrN pour former CrN(Zr). Des multicouches CrN/ZrN à l’échelle nanométrique sont ensuite élaborés avec des périodicités comprises entre 11. 7 et 66. 7 nm. Concernant la dureté des revêtements, on a montré que CrN(Zr) présente un maximum de dureté de 240 GPa à 1,5 at. % de ZrN. Par ailleurs, les multicouches CrN / ZrN présentent une valeur de dureté constante de 29 GPa. Les essais de corrosion réalisés sur ses dépôts ont montré une bonne stabilité chimique des revêtements et de faibles densités de courant. Du silicium est ensuite ajouté au système multicouche CrN / ZrN. Les revêtements multicouches CrSiN / ZrN et CrN / ZrSiN avec des périodicités différentes sont synthétisés et forment des structures nanocristalline/amorphe. Une amélioration de la tenue à la corrosion pour le système CrSiN /ZrN est observée comparée aux monocouches CrN et ZrSiN. De même, la structure CrN / ZrSiN permet une bonne combinaison de la dureté élevée de ZrSiN et de l’excellente résilience de CrN. De plus, on constate que l’addition du silicium dans ZrN empêche de manière efficace la corrosion de type piqurationThis research focuses on the synthesis and characterization of CrN based multilayer coatings for the replacement of electrolytic chrome. The studied materials include chromium nitrides coatings Cr-Zr-N ternary multiple phase and multilayer coatings and Si added CrN / ZrN multilayer coatings. The main objective of this thesis si to deposit the controllable coating structure and properties based on a magnetron sputtering technology so that the coating performance can be optimized to satisfy the replacement of Cr in industry scale. Coating structures are characterized by various techniques such as glow discharge optical spectrometer (GDOS), X-ray diffraction (XRD), scaning electronic microscope (SEM), transmission electronic microscope (TEM). The mechanical, tribological and corrosion properties of the deposited coatings are evaluated using nanoindentation, scratch test, pin-on-disk, dynamic polarization techniques respectively. The first study is related to chromium nitride coatings with controllable structure; The hysteresic curve and target voltage versus nitrogen flow rate curve are used to predict the phase evolution on chromium nitride. Optical emission spectroscopy (OES) analysis for various RF biases reveals that the increased substrate bias leads the nitrogen content to decrease. The second study is concentrated on Cr-Zr-N system. Solid solution CrN(Zr) coatings and nanoscale multilayer CrN/ZrN coatings with bilayer thickness (^) ranging from 11. 7 to 66. 7 nm are prepared. CrN(Zr) coatings show a maximum hardness value of approximately 24 GPa while CrN / ZrN multilayers present constant hardness of 29 GPa. In corrosion tests, these coatings show good chemical inert and very low corrosion current densities. To enhance the performance of CrN / ZrN multilayers, a further effort to add Si into CrN / ZrN multilayer is carried out. The deposited CrSiN / ZrN multilayer coatings with ^ from 13. 4 nm to 86. 9 nm have nanocrystalline/amorphous structure (nc-CrSiN / a-ZrN). They demonstrate elevated corrosion potentials in comparison with the single layers. On the other hand, CrN / ZrSiN multilayers with ^ from 11 nm to 153 nm form nancrystalline/amorphous period structure (nc-CrN / a-ZrSiN). This multilayer structure shows a good combination of high hardness from ZrSiN and good toughness from CrN. The addition of Si into ZrN individual layer has been shown to be an efficient way to inhibit pitting corrosion
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Antoine, Joseph. "Synthèse par pulvérisation cathodique de pérovskites thermochromes comme couche sélective "haute performance" d'absorbeurs solaires thermiques." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0273.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse ont porté sur l’étude du système LaCoO3 élaboré sous forme de couches minces par pulvérisation cathodique magnétron réactive. La première partie de ce travail est dédiée à l’étude des paramètres de synthèse permettant l’obtention d’un film homogène cristallin. Les influences sur la transition thermochrome des paramètres de traitement thermique et de la pression de dépôt sont discutées. Nous avons montré qu’il était possible de contrôler le rapport entre les phases cubique et rhomboédrique ainsi que la taille des cristallites en optimisant les paramètres de synthèse. Dans une seconde partie, nous avons étudié en détail les changements de propriétés de nos échantillons à l’aide du rayonnement synchrotron et de la microscopie électronique en transmission. Nos mesures ont montré que la phase cubique et la taille de cristallites influent le spin des atomes de cobalt et donc sur la nature des liaisons Co-O. Nous avons mis en évidence qu’une microstructure fine et une phase rhomboédrique augmentent l’effet thermochrome et l’amplitude optique de la transition grâce à une augmentation de la densité de population au niveau de Fermi et une diminution du gap optiqueThe present PhD work is focused on the study of the LaCoO3 system deposited as a thin film by reactive magnetron sputtering. The first part of this work is dedicated to the influence of the deposition parameters on the film structure. The influences of heat treatment parameters and deposition total pressure on the thermochromic transition are discussed. We have shown that it is possible to control the ratio between the cubic and rhombohedral phases as well as the size of the crystallites through the control of our parameters. In a second part, we studied in detail the properties changes using synchrotron radiation and transmission electron microscopy. Our measurements have shown that the cubic phase and the crystallites size influence the spin of cobalt atoms and therefore the nature of the Co-O bonds. We have shown that a fine microstructure and a rhombohedral phase increase the thermochromic effect and the optical switch of the transition thanks to an increase in the population density at the Fermi level and a decrease of the optical gap
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Labdi, Sid-Ahmed. "Propriétés de transport de films de BiSrCaCuO préparés par pulvérisation cathodique : anisotropie et caractère bidimensionne." Paris 11, 1992. http://www.theses.fr/1992PA112191.
Full textAbstract:
Nous avons préparé des films supraconducteurs de Bisrcacuo orientés avec l'axe C perpendiculaire au plan du substrat, composés de phase 2212 (tc=89 k) ou majoritairement composés de phase 2223 (tc=109 k) par pulvérisation cathodique à température ambiante et recuit post-déposition. Nous traitons des problèmes lies à la préparation de ces couches minces et, plus particulièrement, nous étudions l'influence des conditions de traitement thermique sur la nature et la qualité des échantillons obtenus. Nous nous sommes intéressés au caractère bidimensionnel, très prononce, du composé Bisrcuo. Ainsi, nous avons étudié les fluctuations supraconductrices, au-dessus de la température critique, qui font ressortir ce caractère 2d dans un large domaine de température (jusqu'à t=1,4 tc). De plus, la comparaison des résultats expérimentaux avec le modèle de Lawrence et Doniach nous permet d'évaluer la distance entre blocs cuo2, de l'ordre de 15 angströms, compatible avec la structure cristalline de ces matériaux. L'étude des courants critiques, sous champ magnétique appliqué, fait ressortir une très forte anisotropie de JC, liée à l'orientation du champ par rapport aux plans cuo2. Nous établissons des lois d'échelle angulaires sur ces courants ou nous montrons que ces derniers ne dépendent que de la composante du champ magnétique selon la direction de l'axe cristallographique C. Nous comparons nos résultats avec le modèle de Kramer, établi dans le cadre des anciens supraconducteurs de type ii. Nous établissons des lois d'échelle, en température, sur les forces de piégeage macroscopiques et par conséquent sur les courants critiques. Nous étendons, ensuite, notre analyse au cas du composé Ybacuo moyennant certaines hypothèses