Mécanismes de l'autostructuration périodique submicronique de surface de polymères par laser à ultraviolet

Mechanism studies of submicronic periodic autostructuration of polymer surface with an UV laser beam

• Auteur / Autrice : David Drilhole
• Direction : Sylvain Lazare
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Instrumentation et mesures
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Résumé

L'irradiation de surface de polymere par un laser a excimeres permet d'obtenir sous certaines conditions la formation spontanee de structures de dimensions submicroniques. En particulier, l'autostructuration des polystyrenes a 248 nm, avec une faible fluence (inferieure au seuil d'ablation) et un faisceau lineairement polarise permet un developpement de micro-billes (0,2 m de diametre) reparties de maniere ordonnee sur la surface (periode de 0,5 m pour un angle d'incidence uv de 30). Ce type de structures a fait l'objet d'une etude approfondie dans le but d'en determiner les caracteristiques physiques et chimiques, ainsi que de comprendre leur formation et leur evolution au cours de l'irradiation. L'evolution de la cinetique de structuration a ete etudiee in-situ grace a la diffraction de la lumiere (hene) et a la microscopie optique. Cela nous a permis de montrer l'existence de deux regimes particuliers de structuration, lies a la fluence utilisee. Le regime stable (fluence < 7,5 mj/cm#2 pour le pms) permet d'obtenir des structures avec des micro-billes bien ordonnees (periode bien definie) et une hauteur maximale. Le regime instable (fluence > 7. 5 mj/cm#2) est caracterise par une dispersion importante autour de la periode principale et une faible hauteur des structures. D'autres part, une mesure absolue de la hauteur des structures a ete realisee grace a l'elaboration d'un modele ellipsometrique. Les spectroscopies infrarouge et xps ont montre l'importante modification chimique du polymere, et particulier la forte proportion d'oxygene (30%) apres l'irradiation. Un modele simple est presente dans le but d'expliquer l'organisation des structures sur la surface lorsque l'on fait varier l'angle d'incidence uv.