Elaboration et caracterisation de materiaux sous forme de couches minces utilisables dans des micro-dispositifs electrochimiques

Preparation and characterization of thin films materials used for electrochemical microdevices

• Auteur / Autrice : FRANCOISE ROUX
• Direction : Jean-Pierre Besse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique - Chimie
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2

Résumé

L'objectif de ce travail est d'elaborer et de caracteriser des materiaux sous forme de couches minces (electrolyte, materiaux d'electrodes) presentant des proprietes electriques et structurales qui permettraient leur utilisation pour la realisation de microbatteries tout solide de faible epaisseur (e 10 m). Les materiaux choisis (les oxydes li-ge-o pour l'electrolyte et li-co-o pour l'electrode positive) ont ete elabores par pulverisation cathodique. La premiere etape consiste a maitriser les differents parametres de pulverisation influencant la realisation des couches minces. L'analyse spectroscopique du plasma a permis de mettre en evidence l'etroite relation entre les differents parametres de pulverisation et la teneur en lithium dans les depots. La caracterisation des depots necessite l'utilisation de nombreuses techniques. La determination des compositions a ete realise a l'aide de la spectrometrie de retrodiffusion de rutherford (rbs) et de la spectrometrie d'emission de rayonnements gamma prompts (pige). L'etude par diffraction des rayons x ayant montre que les couches deposees par pulverisation cathodique sont amorphes a temperature ambiante, nous avons utilise les techniques d'absorption x (exafs et xanes) la caracterisation structurale. Les proprietes de conduction electrique de li-ge-o sont etudiees par spectroscopie d'impedance complexe. Il apparait que le role de la teneur en lithium dans les depots d'oxyde mixte li-ge-o est tres important. Une premiere approche du comportement electrochimique de l'oxyde li-co-o permet d'affirmer que ce materiau en couches minces permet une intercalation reversible du lithium. Ces premiers resultats ont ete obtenus en utilisant un electrolyte liquide (carbonate de propylene + liclo#4 1m). Ce travail permet d'envisager l'utilisation de li-ge-o comme electrolyte et de li-co-o comme materiau d'electrode dans une microbatterie tout solide.