Etude de l'evolution sous champ electrique des phenomenes radicalaires dans un plasma sf#6/n#2. Application au traitement de surface du polyethylene

Study of the radical species under electric field conditions in the sf#6/n#2 plasma. Applications to the surface treatment of polyethylen

• Auteur / Autrice : ALINE COURTOT
• Direction : Jacques Amouroux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Les proprietes des especes radicalaires dans les plasmas fluores (sf#6, cf#4 et leurs melanges) evoluent avec le champ electrique, entrainant des modifications de surface des films de polymere traites. En effet, leur polarisabilite, leur propriete acido-basique et leur selectivite conditionnent la reactivite chimique a l'interface plasma-polymere. La modelisation moleculaire des radicaux reactifs sf#2, cf#2 et du fluor atomique sous champ electrique permet de predire leur reactivite vis-a-vis de la paroi polymere du point de vue energetique et orbitalaire. Ainsi, il apparait que la reaction de substitution des hydrogenes du polyethylene par des atomes de fluor est la plus probable tandis que les interactions du radical sf#2 ou du carbene cf#2 avec la paroi modelisee ne sont pas favorables d'apres la theorie des orbitales frontieres, l'encombrement sterique ou l'evolution energetique du systeme. Cette selectivite reactionnelle des radicaux est responsable des discontinuites observees dans les melanges sf#6/n#2. Les phenomenes competitifs des especes en phase plasma mis en evidence par spectroscopie d'emission et spectrometrie de masse montrent l'influence de la composition du melange sur les bilans matiere et energetique. Ainsi, le melange 20% n#2/80% sf#6 presente une decomposition de sf#6 plus importante conduisant a la formation des radicaux sf#x et a l'augmentation de l'energie ionique et de l'excitation vibrationnelle. Les phenomenes endothermiques resultants, tels que la degradation des chaines de polymere et la gravure peuvent etre confirmes par les methodes d'analyse de surface (meb, xps, angle de contact). De meme, le melange 30-40% n#2/70-60% sf#6 presente une diminution du taux de decomposition de sf#6 en faveur de la recombinaison des sf#x et un accroissement de l'excitation rotationnelle. Par ailleurs, l'etude de la relation flux energetique d'especes transmises (dans ce cas d'un flux d'oxygene atomique)-nombre de sites crees en surface, permet de quantifier le phenomene de greffage des fonctions oxygenees en surface du polymere