Dépôts organosiliciés par torche plasma micro-onde à la pression atmosphérique : de l'échelle micrométrique à l'échelle nanométrique

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

plan d'expérience, plasmas, spectroscopie, silice, dépôt chimique en phase vapeur (CVD)

Mots-clés

Silicium -- Substrats - Thèses et écrits académiques,

Dépôt chimique en phase vapeur activé par plasma - Thèses et écrits académiques,

Plan d'expérience - Thèses et écrits académiques,

Fourier, Spectroscopie infrarouge à transformée de - Thèses et écrits académiques,

Nanoindentation - Thèses et écrits académiques

Un procédé de dépôt CVD à l'air libre, utilisant une torche micro-onde à injection axiale (TIA), a été développé pour le dépôt de films organosiliciés sur substrats de silicium monocristallins. Les effets et interactions de plusieurs paramètres de réglages de la TIA sur les propriétés physico-chimiques des films ont été déterminés par la mise en oeuvre d'un plan d'expériences de Rechtschaffner. L'analyse des résultats a permis d'établir des modèles expérimentaux ou « fonctions de transfert » liant les variables de dépôt aux propriétés des films. Suite aux analyses mathématique, graphique puis statistique des résultats du plan, complétées par la vérification expérimentale des modèles, plusieurs points d'intérêt particuliers – interactions, corrélation inter-réponses – ont été discutés. Les résultats dégagés ont mis en exergue une influence considérable de la température de surface du substrat. Par la suite, l'effet de cette température de surface sur les propriétés structurales et microstructurales des dépôts a été étudié. Pour ce faire, une analyse minutieuse des bandes associées aux vibrations des liaisons Si-O et –OH a été mis en oeuvre, notamment par un travail de décomposition spectral de FTIR. Ainsi, des informations sur l'organisation atomique dans le volume du matériau, notamment sur la conformation des liaisons Si-O-Si (angle et disparité angulaire) et sur la stoechiométrie ont été extraites. A plus grande échelle, des indications sur la densité, la porosité, et les contraintes au sein des films ont également été obtenues. Les résultats rapportés ont été utilisés pour expliciter les mécanismes de croissance du matériau. La caractérisation du jet plasma par spectroscopie d'émission optique a permis d'extraire des températures de gaz et d'appuyer les hypothèses émises. Enfin, la construction d'un nanocapteur à lecture en fluorescence à partir de nanostructures siliciées auto-organisées sur des substrats de Si(100) et Si(100)/Pt patternés par nanoindentation puis fonctionnalisées par chimie-click a été initiée.