Antireflective Reinforced nanostruCtures by HybrId TEChnologies – ARCHITEC

Le projet ARCHITEC – Antireflective Reinforced nanostruCtures by HybrId TEChnologies – vise à l’amélioration des traitements optiques antireflets obtenus à l’aide de la technologie « Oblique Angle Deposition » (OAD). Ce projet fait suite aux travaux de thèse de Florian Maudet où des traitements ultra-hautes performances ont été réalisés à l’aide d’empilements multicouche à gradient d’indice pour des applications à la fois dans la bande visible-SWIR [400-1800]nm et dans la bande MWIR [3,5-5]µm.
Les diverses solutions identifiées, bien que très performantes d’un point de vue optique, en termes de transmission, souffrent de problèmes de robustesses. Ainsi, les limitations du procédé actuel mises en évidence sont :
(i) la faible tenue mécanique des couches nanostructurées pour les applications VIS-SWIR observée lors des étapes de manipulation ou de nettoyage,
(ii) la pollution chimique au sein des couches nanostructurées pour les applications MWIR, notamment l’oxydation des semiconducteurs mis en œuvre, qui conduit à une baisse de la transmission optique.
Le caractère réellement innovant du projet ARCHITEC repose sur l’approche « hybride » du problème. Il propose en effet de répondre aux problématiques par le biais de technologies hybrides associant une technique physique OAD et une technique chimique Sol-Gel. Le projet réunit donc trois partenaires dont les cœurs de métiers sont liés aux innovations dans les domaines de la science des matériaux et de l’optique, à savoir :
- l’équipe PPNa l’institut Pprime,
- l’équipe R&T de Safran Electronics and Defense,
- la PME Rescoll.
Dans ce projet, les solutions envisagées pour outrepasser les problématiques identifiées passent par la mise en place de nouveaux moyens de dépôt ainsi que par des procédés d’encapsulation post dépôt.
Les nouveaux moyens de dépôts OAD, maintenant équipés des mouvements de rotation et d’inclinaison in situ des échantillons, vont permettre l’élaboration d’empilements complets en une seule étape, à température constante et sans remise à pression atmosphérique. Ces nouvelles possibilités devraient notablement améliorer la tenue mécanique des traitements et limiter sensiblement les problèmes de pollution.
De plus, le pilotage in-situ de l’inclinaison et de la rotation permet d’envisager des architectures nombreuses et complexes. La modification de la morphologie des colonnes vers des chevrons est une piste prometteuse quant au renforcement mécanique des couches nanostructurées.
Les solutions hybrides pour l’amélioration de la tenue mécanique des dépôts pour les applications visible-SWIR consistent à renforcer un empilement antireflet nanostructuré OAD via un post-dépôt Sol-Gel, de hautes performances optiques. Ce post-dépôt pénétrant ou non dans les couches nanostructurées devra être pris en compte lors de l’élaboration du design optique. Les solutions sol-gel ou aérogel envisagées consistent à :
(i) remplir les pores de la structure poreuse pour la renforcer sans trop altérer l’indice optique de la structure,
(ii) déposer une couche de surface très fine pour améliorer les propriétés de résistance aux agressions mécaniques.
En outre, il est aussi envisagé d’apporter de nouvelles fonctionnalités au dépôt grâce au couches sol-gel telles que l’antisalissure, l’hydrophobie ou encore l’oléophobie.

L’amélioration de la robustesse chimique des couches nanostructurées pour des applications dans le MWIR consiste en l’ajout d’une couche de surface supplémentaire dense par PVD (Physical Vapour Deposition) prise en compte dans le design optique. Une autre voie explorée sera l’ajout d’une couche ultrafine conforme et pénétrante au sein des structures nanostructurées OAD via la technologie d’Atomic Layer Deposition (ALD).

Les retombées économiques et sociétales liées à l’industrialisation des solutions développées dans le cadre de ce projet sont conséquentes du point de vue civil et militaire.