Etude de couches barrières à la diffusion de l'oxygène élaborées par plasma basse fréquence d'organosiliciés

Oxygen diffusion barrier coating deposited by low frequency organosilicon plasma

• Auteur / Autrice : Laurent Agres
• Direction : Yvan Ségui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasmas (gaz ionisés)

Siloxanes

Silicone

Silicium -- Composés organiques

Résumé

La technologie des depots plasma a ete utilisee afin de realiser des films barrieres efficaces a des gaz comme l'oxygene et la vapeur d'eau. Les depots ont ete elabores dans un reacteur fonctionnant en basse frequence (2,5 khz) sur un substrat polypropylene de 0,02 mm avec, comme gaz precurseur, de l'hexamethyldisiloxane (hmds) pur ou en melange avec de l'oxygene, de l'argon ou de l'air suivant le cas. Les membranes concues ont ete testees a l'aide d'un dispositif de mesure de la permeabilite a l'oxygene utilisant comme appareil de detection une chromatographie en phase gazeuse. L'analyse est completee par des caracterisations physico-chimiques telles qu'une evaluation de la densite du materiau depose, a l'aide d'une balance a quartz piezo-electrique et de la spectroscopie infrarouge a transformee de fourier sur des substrats de silicium observes en transmission. La composition de la phase gazeuse de la decharge, la pression du gaz et la puissance apportee au systeme affectent les proprietes des films de facon relativement similaire. Ainsi, l'apport d'oxygene dans le plasma, l'augmentation de la puissance ou la diminution de la pression de travail reduisent considerablement la permeabilite a l'oxygene des membranes realisees. Dans tout les cas, ce phenomene s'accompagne d'une modification de la composition chimique qui, d'une structure polysiloxane, perd la phase organique pour donner des couches du type sio#x proche de la silice. Dans le meme temps la densite des materiaux deposes augmente. D'apres le principe de solution-diffusion, la reduction du volume libre (augmentation de la densite) associee a un changement au niveau de la mobilite des segments de chaines sont responsables de ces resultats. Ces couches minces elaborees par plasma sur substrat polymere ont permis d'obtenir des resultats tres satisfaisant en terme d'effet barriere. Des films d'epaisseur inferieure a 20 nm ont en effet reduit la permeabilite d'un facteur 40 (on passe d'un flux d'oxygene a travers le polypropylene vierge de 600 cm#3/m#2. Jour a un flux de 15 cm#3/m#2. Jour apres depot)