Proprietes oxydantes d'un plasma inductif d'oxygene : application au mecanisme d'oxydation du cuivre et caracterisation analytique des oxydes formes

Oxydizing proprieties of an inductive oxygen plasma: application to the treatment of copper foils and analytical characterization of the oxides formed

• Auteur / Autrice : Nizar Bellakhal
• Direction : Jean-Louis Brisset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Les proprietes oxydantes d'un plasma d'oxygene sont testees sur une cible metallique de cuivre. Des lames de cuivre sont traitees par plasma inductif d'oxygene hors-equilibre basse pression (1-2 mbars) afin de preciser les mecanismes qui regissent l'oxydation du metal mais aussi d'identifier les especes chimiques qui jouent un role lors de ce processus. Une analyse par spectroscopie d'emission du plasma d'oxygene revele la presence d'oxygene atomique dans la decharge. Les oxydes de cuivre formes apres traitement sont caracterises par differentes methodes: spectroscopies optiques de reflexion (uv-vis proche ir, irtf) ; photoluminescence ; diffraction x ; methodes electrochimiques (voltamperometrie a balayage lineaire de potentiel). L'analyse des couches d'oxydes formees revele la presence de cu#2o, cu#3o#2 et cuo et confirme celle d'un oxyde precurseur cu#xo. Deux etapes d'oxydation sont observees durant le traitement: formation de cu#xo precurseur de cu#2o, puis d'un film complexe constitue des oxydes de cuivre i (cu#2o, cu#3o#2) et du cuo. Le precurseur d'oxydation cu#xo a la meme structure cristallographique que cu#2o. Son spectre uv-vis proche ir est pratiquement le meme que celui du cuivre metallique a l'exception d'une bande d'absorption entre 360-380 nm. Il est reduit a un potentiel plus positif que celui de cu#2o. Le spectre uv-vis proche ir de l'oxyde cuivreux presente des bandes d'absorption entre 400 et 550 nm. Le spectre ir du systeme cu#2o/cu est caracterise par deux bandes de vibration a 650 et 610 cm#-#1. L'oxyde de cuivre cu#3o#2 forme est tres defectueux. Il presente les memes bandes de vibration que celles de cu#2o. Les deux oxydes n'ont pas les memes proprietes optiques. En photoluminiscence, cu#3o#2 et cu#2o sont caracterises respectivement par deux emissions a 760 nm (intense) et 720 ou 820 nm. Le spectre ir de l'oxyde cuivrique est caracterise par plusieurs bandes de vibration. Sa reduction electrochimique se fait en deux etapes. L'evolution des epaisseurs des couches d'oxydes a ete suivie par interferometrie pour des conditions fixees de decharge