Contrôle des propriétés de films minces ou épais organosiliciés déposés et modifiés par plasma pour un usage multifonctionnel – CPFO

L'objectif de ce projet est de réaliser des films polymères organosiliciés multifonctionnels par RPECVD pour la conception de micro-bioréacteurs et de micro-capteurs. Il nécessite de réaliser des films épais (10-30 µm) ayant une faible rugosité de surface pour la réalisation technologique et une surface fonctionnalisée pour permettre l'accrochage d'entités biologiques. - Ce projet vise donc à atteindre un degré maximum de contrôle de la qualité des films déposés et de leur modification de surface. - La synthèse des films polymères organosiliciés est réalisée par polymérisation plasma de monomères organosiliciés volatils (dans notre cas, le TétraMéthylDiSilOxane, TMDSO) dans une post-décharge lointaine d'un plasma micro-onde d'azote en écoulement (RPECVD). Les vitesses de croissance de ces films relativement élevées mènent à des épaisseurs importantes (plusieurs dizaines de microns) pour des temps raisonnables, générant une rugosité (quelques dizaines de nm) problématique quant à la réalisation technologique des micro-réacteurs (métallisation, masquage, gravure...) - L'objectif est de contrôler la rugosité du film en orientant le procédé pour minimiser cette dernière tout en conservant ses propriétés du point de vue de la propagation d'onde. Il faut pour cela comprendre les mécanismes de croissance de ces films en fonction des différents paramètres du procédé. Seul l'analyse de la morphologie de surface par la mesure de la rugosité moyenne (AFM, MEB, interférométrie laser) couplée à la réalisation de lignes de propagation hyperfréquences afin de tester la qualité des matériaux élaborés le permet. En parallèle, différents moyens de diagnostics de la phase gazeuse (spectroscopie optique, diffusion de Mie) permettront la détection des espèces présentes et de donner des renseignements clefs concernant les mécanismes réactionnels de polymérisation et la formation de nano-particules en phase homogène. - La structure des films déposés est de type polysiloxane présentant des groupements méthyl (groupements apolaires). Or pour l'accrochage ou l'immobilisation d'entités biologiques, des fonctions chimiques polaires (amines NH2, acides COOH, ou OH) sont nécessaires. La fonctionnalisation de leur surface est donc envisagée par des traitements plasma (O2 ; N2/O2 ; N2/H2 ; NH3) où les différents paramètres tels que la puissance et le temps de traitement seront étudiés. - Afin de vérifier l'efficacité des post-traitements plasma réalisés pour le greffage des fonctions désirées, des analyses de surfaces (mesure d'angle de contact et d'énergie de surface), et de quantification (spectroscopie de photoélectrons de rayons X (XPS)) seront réalisées. En ce qui concerne les entités biologiques, différentes méthodes d'immobilisation d'une molécule biologique, la β-galactosidase, seront étudiées suivant la nature des fonctions greffées afin de quantifier son immobilisation et de vérifier la stabilité de la fixation de l'enzyme sur le polymère. -