Modélisation de le l'effet d'autopulvérisation dans les décharges HiPIMS

Modelling of the self-sputtering in HiPIMS discharges

• Auteur / Autrice : Zakaria Belkaid
• Direction : Tiberiu Minea
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ondes et Matière
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Décharge

Modélisation

Plasma

Basse pression

Discharge

Modelling

Plasma

Low pressure

Résumé

L'équipe TMP-D&S du LPGP développe plusieurs modèles utilisant différentes approches pour décrire et comprendre le comportement des décharges ExB pulsées à haute puissance. Le meilleur exemple est la décharge HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering), qui fonctionne à basse pression (< 1 Pa) et à un courant très élevé (jusqu'à 1 kA) pendant l'impulsion. La dynamique de ce type de décharge est très rapide (~µs), et la dépendance temporelle est nécessaire dans tous les modèles pour capturer les principaux phénomènes régissant la décharge. Un modèle cinétique 0D a été développé avec succès en collaboration avec d'autres laboratoires européens, connu sous le nom de Ionisation Region Model (IRM). Le programme de la thèse se concentrera sur les conditions de fonctionnement non standard, en particulier sur les métaux lourds utilisés comme cible et la densité de courant extrême sur la cible. Récemment, il a été découvert que les ions provenant de la cible jouent un rôle majeur dans le soutien de ces valeurs de courant extrêmes. L'objectif de cette thèse est d'identifier par modélisation l'évolution temporelle des phénomènes et la manière dont l'auto-pulvérisation affecte la décharge.

TMP-D&S team of LPGP is developing several models using different approaches aiming to describe and understand the behaviour of pulsed high-power ExB discharges. The best example is the high Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS) discharge, operating at low pressure (< 1 Pa) and very high current (up to 1 kA) during the pulse. The dynamic of this kind of discharge is very fast (~µs), and the time dependence is required in all the models to capture the main phenomena gouvering the discharge. A kinetic model 0D has been successfully developed in collaboration with other Europeen laboratories, known as Ionization Region Model. The thesis program will focus on the non-standard operation condition, particularly on the heavy metals used as the target and the extreme current density on the target. Recently, it was discovered that the ions orginating from the target play a major role in support of these extreme current values. The goal of this thesis is to identify via modeling the time evolution of the phenomena and the way the self-sputtering affect the discharge.