Vers la compréhensions de la croissance des couches minces d'argent par pulvérisation, à la lumière de mesures operando

par Quentin Hérault

Thèse de doctorat en Physico-chimie des matériaux

Sous la direction de Rémi Lazzari.

Le président du jury était Nadine Witkowski.

Le jury était composé de Damien Faurie, Hervé Arribart, Sergey Grachev.

Les rapporteurs étaient Nadine Witkowski, Grégory Abadias.


  • Résumé

    Les couches minces d'argent sont employées dans l'industrie verrière à des fins d'isolation optique. Encapsulé dans un empilement de matériaux diélectriques, semi-conducteurs ou métalliques, l'argent permet en effet d'absorber une partie de l'infrarouge ambiant. Les performances optiques de la couche mince d'argent sont directement liées aux propriétés métalliques du matériau, elles-mêmes liées à la microstructure. Dans ce contexte, il est donc primordial d'optimiser la microstructure de la couche d'argent. Industriellement, ces couches d'argent - d'une épaisseur de 10 à 15 nm - sont obtenues à l'aide d'un procédé sous vide appelé "pulvérisation cathodique magnétron". Ce procédé permet de créer un gaz d'atomes qui est ensuite déposé sur le substrat. Il met donc en jeu des phénomènes physiques à l'échelle atomique, ayant des conséquences directes sur les mécanismes de dépôt de couches. La microstructure finale en est ainsi impactée. Il existe donc un lien étroit entre le procédé de dépôt, les mécanismes de croissance et la microstructure de la couche finale, lien qu'il est important de comprendre. La rudesse du procédé de dépôt (dépôt sous vide et hors équilibre) rend cependant la problématique complexe, puisqu'elle oblige à étudier cette relation lors des dépôts eux-mêmes. Autrement dit, il est nécessaire d'employer des mesures dites operando, fournissant des informations représentatives des phénomènes se déroulant lors de la croissance. Dans ce cadre, ces travaux se sont consacrés au développement de méthodes operando couplées dans une chambre à vide : des mesures de contraintes mécaniques, de réflectivité optique différentielle et de résistivité électrique de couches. Mis en œuvre lors des dépôts d'argent dans différentes conditions, ces outils ont permis d'en apprendre davantage sur les mécanismes de croissance de l'argent et leurs liens avec le procédé de pulvérisation cathodique magnétron.

  • Titre traduit

    Towards the understanding of silver thin film growth by magnetron sputtering, in the light of operando measurements


  • Résumé

    Thin films are used in glass industry for thermal insulation. Stacked between dielectric, semi-conductor and metal materials, silver allows infrared absorption. Its optical performances are narrowly linked to its metal properties, itself linked to the film micro structure. In this context, it is fundamental to optimize silver film micro structure. Industrially, these silver layers -with a thickness from 10 to 15~nm- are deposited using magnetron sputtering. This process allows to create an atom gas, then deposited onto the substrate. It implies physical phenomena at the atomic scale with direct consequences on the growth mechanisms. Thus, final micro structure is impacted. So, there is a strong relation between process, growth mechanisms and final film structure, which is a challenge to understand. But, the harsh environment due to the process (vacuum, out of equilibrium deposition) obliges to tackle this issue during the deposition so as to get relevant information. In other words, operando measurements need to be used. Within this framework, operando measurement tools have been developed based on : stress, differential reflectivity and electrical resistivity of the film. Then, these tools have been used in different deposition conditions, in order to know more about silver film growth mechanisms and, above all, concerning their link with magnetron sputtering deposition parameters.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Sorbonne Université. Bibliothèque des thèses électroniques.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.