Dimitri BOIVIN : Etude et mise au point d’une méthode de contrôle de l'épaisseur des couches minces de type TiO2 déposées en procédé R-HiPIMS...

Résumé :
Cette thèse s’inscrit dans la problématique du dépôt de couches minces en procédé réactif de pulvérisation cathodique magnétron pulsée haute puissance (R-HiPIMS_reactive high power impulse magnetron sputtering). Pour pouvoir implémenter ce procédé sur des systèmes industriels, sa complexité nécessite d’être capable de le contrôler au cours du temps de manières simple et efficace car, entre autres, le profil de la piste de pulvérisation de la cible (Ti) change inévitablement durant son utilisation. L’objectif principal de cette thèse est donc de proposer une méthode de contrôle de l’épaisseur de films de type TiO2 en mélange gazeux Ar/O2. Une étude préparatoire des effets de la puissance HiPIMS, de la durée de décharge, de la teneur en oxygène et de la température du porte-substrat a alors été menée. Le plasma a été caractérisé par des mesures de spectroscopie optique d’émission, de spectrométrie de masse et les caractéristiques courant-tension de la décharge. Les couches minces ont été analysées par DRX, MEB et profilométrie. Une méthode de contrôle de l’épaisseur des dépôts, couplant la spectroscopie optique d’émission (SOE) avec la mesure du courant intégré durant la décharge (Iint) a ensuite été mise au point. Le signal SOE moyenné dans le temps (TA_SOE) du titane neutre a été divisé par Iint afin de tenir compte des variations de la fonction de distribution en énergie des électrons. Le rapport signal TA_SOE(Ti)/Iint a finalement été corrélé à l’épaisseur des dépôts en fonction de différents paramètres, dont le % O2, la durée de décharge, l’usure de la cible et la température du porte-substrat.

Mots clés :
contrôle de l’épaisseur de films de type TiO2, procédé HiPIMS, spectroscopie optique d’émission, spectrométrie de masse, DRX, MEB, profilométrie.

Composition du jury :
> Rapporteurs :
- Sédina TSIKATA, Chargée de recherche, CNRS, ICARE
- Stéphane BECHU, Directeur de recherche, CNRS, LPSC
> Examinateurs :
- Angélique BOUSQUET, Maîtresse de conférences, Université Clermont Auvergne, ICCF
- Tiberiu MINEA, Professeur, Université Paris-Saclay, LPGP
- David HORWAT, Professeur, Université de Lorraine, IJL
> Direction de thèse :
- Ludovic DE POUCQUES, Maître de conférences, IJL, Université de Lorraine, Directeur de thèse
- Stéphane CUYNET, Chargé de recherche, CNRS, IJL, Co-encadrant de thèse