Recherche Avancée

Thèse soutenue

Croissance de matériaux céramiques en couche mince par la méthode de pulvérisation cathodique : Applications au PbTiO3 et au PbLaTiO3#3

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Auteur / Autrice : Boujemaâ Jaber
Direction : Denis Remiens
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Valenciennes

Résumé

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La miniaturisation de plus en plus poussée des composants électroniques limite l'utilisation des matériaux céramiques. Cette limitation, inhérente au matériau massif, doit être levée si l'on veut exploiter les multiples propriétés présentées par certaines céramiques et en particulier les céramiques pérovskites à base de plomb (PbTiO3, PbZrTiO3,). L'utilisation des céramiques en micro-électronique passe par la réalisation de couche mince (< 1 m). La réalisation de films minces céramiques nécessite des technologies autres que celles utilisées pour les mêmes matériaux massifs. Le défi est d'obtenir une céramique en couche mince à une échelle où les techniques de céramiques classiques sont limitées. Dans une perspective d'intégration, ces nouvelles technologies doivent être compatibles avec les technologies développées sur silicium (voir arséniure de gallium ou phosphure d'indium). C'est dans ce cadre que s'inscrit le travail de cette thèse. Les films minces sont réalisés par pulvérisation cathodique assistée par magnétron. De par leurs nombreuses propriétés (ferroélectrique, pyroélectrique, piézoélectrique, électro-optique) nous avons travaillé sur pbtio#3 et pblatio#3. Les substrats utilisés sont divers: Al2O3, SrTiO3, Si/SiO2, Si/SiO2/Ti/Pt. Après avoir défini la technologie de réalisation des cibles, nous avons déterminé les conditions de dépôt conduisant à des films stœchiométriques aussi bien lorsque les dépôts sont réalisés à froid ou en température. Dans ce dernier cas, la structure pérovskite est obtenue in situ ; la température de croissance est de l'ordre de 600c lorsque le film contient peu de plomb en excès. Dans la filière dépôt à froid, deux types de recuit ont été optimisés: le recuit conventionnel (four a diffusion) et le recuit rapide (lampes halogènes). Les films obtenus présentent un caractère ferroélectrique ; les propriétés optiques des films sont évaluées (indice de réfraction, coefficient d'absorption,). Les propriétés obtenues sont voisines de celles mesurées sur le matériau massif de même composition.