Propriétés mécaniques et structurales de couches minces de TiC et TiCN déposées par pulvérisation cathodique RF

• Auteur / Autrice : Abderrahim Mani
• Direction : Philippe Houdy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pulvérisation cathodique

Couches minces

Matériaux -- Analyse

Résumé

L'objectif de cette thèse est l'élaboration et la caractérisation mécanique, structurale et morphologique de couches minces de TiC et TiCN et des multicouches nanométriques de type céramique/céramique par la technique de pulvérisation cathodique RF. Une attention particulière est dédiée aux couches minces de TiC et de TiCN de part une large utilisation comme revêtements durs et anti-usure. Le dépôt stœchiométrique des couches minces de TiC est atteint par pulvérisation cathodique RF sur des substrats orientés (100) à la température ambiante et à partir d'une cible stœchiométrique de TiC. %. Les analyses XPS n'ont pas montré une véritable solubilité du système Ti(C,N) comme le prévoit le diagramme de phase. En effet, la forte réactivité du titane avec l'azote empêche la formation de TiCN stœchiométrique. La modulation de la composition des multicouches est vérifiée même pour la plus faible période (L=5 nm).

The objective of this thesis consists in performing by reactive sputtering RF nanomaterials: TiC, TiCN single layers, Ceramic/Ceramic multilayers in order to study the microstructure, the structure, morphologic and mechanical properties of these thin films. A particular attention is devoted to TiC and TiCN thin layers because of their exceptional wear resistance and hard coatings. Thin stoechiometric films of TiC were successfully prepared by cathodic sputtering using a composed TiC target at the ambient temperature. XPS Analyses did not show a true solubility of the Ti(C, N) system as the phase diagram envisages it. So, Carbonitride TiC1-xNx of Ti did not form even by reaction under N2 gas environment implying higher thermodynamic stability of TiN than TiC. Lastly, we deposited multi-layer titanium carbonitrides by alternating hard and soft layers to obtain a reinforcement of mechanical properties. The composition modulation is confirmed even at the lowest period (L=5 nm).