[Publication] Un nouveau mode de croissance dans les films minces pour la réalisation de surfaces fonctionnelles

Nos chercheurs, en collaboration avec l’Université de la Sarre, ont mis en évidence et étudié de façon systématique un nouveau mode de croissance au sein de films minces métalliques. Il permet d’ajuster de manière reproductible et sensible les propriétés liées à la topographie de surface.
Avant d’aborder le principe à l’œuvre, il faut savoir que les méthodes de dépôt physique en phase vapeur sont associées à des vitesses de refroidissement importantes lors de la condensation d’une phase vapeur pour former un film mince. Ceci permet la croissance de revêtements dans des conditions éloignées de l’équilibre thermodynamique stable, ce qui est favorable à la formation de films amorphes en l’absence d’assistance thermique pendant la croissance.
Toutefois, les corps purs sont généralement déposés à l’état cristallisé. Ainsi, de nombreux systèmes chimiques présentent des transitions de phases amorphe/cristallin avec la composition chimique. L’exploration minutieuse de systèmes métalliques binaires a permis de mettre en évidence l’existence d’un phénomène de croissance compétitive entre les phases amorphe et cristalline. La phase cristalline croît sous la forme de régions coniques terminées par un sommet en forme de dôme. La variation de la composition dans une gamme étroite de compositions permet de contrôler la nucléation de ces cônes et la variation de l'épaisseur (temps de dépôt) induit leur croissance. Ainsi, la topographie de surface peut être contrôlée de façon très étendue.
Ce mode de croissance permet le design de surfaces multifonctionnelles, selon une approche ascendante très simple à mettre en œuvre. A l’aide de ce concept original, les composantes diffuse et spéculaire de la réflectance optique ou encore la mouillabilité de surface ont pu être modifiées.

Titre : Composition-driven transition from amorphous to crystalline films enables bottom-up design of functional surfaces

Auteurs : Alejandro Borroto, Alexis Carlos García-Wong, Stéphanie Bruyère, Sylvie Migot, David Pilloud, Jean-François Pierson, Frank Mücklich, David Horwat

Nom de la revue : Applied Surface Science

Date de parution (en ligne) : 13 octobre 2020

Lien : doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.148133

Légende de l'image :

La transition amorphe-cristallin contrôlée par la composition et l’épaisseur est démontrée comme un excellent scénario pour la fabrication d'architectures hybrides cristallines-amorphes. Le contrôle topographique qui en résulte fournit une approche ascendante simple, applicable à une large gamme d'alliages, pour obtenir des surfaces fonctionnelles ajustables.