Objectifs
Maîtriser et comprendre les procédés d’élaboration de couches minces par voie sèche
Produire des connaissances et du savoir-faire dans la structuration des couches minces à des échelles micro et nanométriques
Développer de nouveaux procédés de croissance de couches minces architecturées
Descriptif
La motivation principale de ce sous-thème est de produire des connaissances dans la maîtrise et la compréhension des procédés d’élaboration et de structuration de matériaux en couches minces. Dans ce but, les techniques de dépôt physique en phase vapeur, et plus particulièrement la pulvérisation cathodique, sont essentiellement étudiées. Les recherches portent donc sur le développement de méthodes originales de croissance de couches minces métalliques et céramiques préparées par pulvérisation en mode réactif ou non réactif. Dans le cas du mode non-réactif, l’accent est mis sur une voie innovante : la technique « GLAD » (GLancing Angle Deposition). Elle met en œuvre une incidence oblique du flux de matière lors de la croissance d’un film sur un substrat statique ou mobile. Sur ce dernier souvent à base silicium (car il permet la réalisation de micro-dispositifs MEMS ou capteurs), peuvent être préparées auparavant des structures organisées (plots en réseau) par e-beam ou lithographie. La technique GLAD très peu développée dans la communauté scientifique européenne permet ainsi d’architecturer des revêtements selon des formes diverses et variées allant d’une structure inclinée à une croissance en spirale des grains colonnaires. De plus, cette technique n’est pas exclusivement réservée aux métaux mais s’applique également aux matériaux céramiques. Ces derniers généralement élaborés en mode réactif, sont aussi d’un intérêt majeur du fait de leurs performances optiques, mécaniques, électroniques … Leur élaboration passe donc par la pulvérisation cathodique en milieu réactif. Sachant que le procédé réactif génère des phénomènes non linéaires des paramètres expérimentaux, le développement d’approches nouvelles, telle une introduction pulsée des gaz réactifs, apparaît également comme un axe pertinent et une préoccupation nécessaire de ce sous-thème. En outre, la technique de mécanosynthèse est utilisée ici comme une opération destinée à élaborer des poudres nano structurées pour la réalisation de cibles de pulvérisation.
Mots clés
Pulvérisation cathodique, nanostructuration (poudre ou films), croissance orientée, débits pulsés, nanocomposites, multicouches, nanoparticules
Matériaux étudiés
Métaux et alliage : Ti, Ta, Nb, Cr, Fe, Al, TiAl, TiNi, Ni2MnGa
Oxydes : TiOx, CrOx, FeOx
Nitrures : TiN, AlN, TaN, FeN, TiAlN
Oxynitrures : TiON, FeON,
Autres : TaCN, TaCON