DS10 - Défi des autres savoirs

REgimes des Décharge à BarrIèRes Diélectriques utilisés pour le dépôt de couches – REDBIRD

Résumé de soumission

L’objectif de ce projet est d’améliorer la connaissance du développement et de la structuration des plasmas froids à pression atmosphérique utilisés pour les procédés de dépôt de couches minces.

Les plasmas basse-pression sont largement utilisés pour modifier des surfaces par le dépôt de couches minces. Ces procédés nécessitent l’utilisation de systèmes de pompage coûteux qui les rendent incompatibles avec des traitements en ligne. Les plasmas froids obtenus à pression atmosphérique dans des Décharges à Barrière Diélectriques (DBD) sont une alternative à ces procédés. Cependant, les DBDs sont généralement filamentaires ce qui conduit à des dépôts non homogènes. Une compréhension globale des mécanismes physiques mis en jeu lors de la formation de la décharge est toujours manquante, en particulier pour les conditions de dépôt de couches minces. Par exemple, le contrôle de l'uniformité de décharge dans des mélanges gazeux contenant des précurseurs de dépôt est rarement étudié. En outre, le dépôt de couches sur les surfaces peut influencer les caractéristiques de décharge compte tenu de l’importance des mécanismes de charge et d’émission dans le cas des DBDs. Enfin, le contrôle du point de fonctionnement de ces décharges est faible puisqu’une augmentation de la fréquence (et donc de la puissance dissipée dans le gaz) peut changer de manière très importante le flux et l’énergie des espèces créées en phase gaz et interagissant avec les surfaces.

Ce projet a pour objectif d’améliorer la compréhension de la distribution de ces décharges et des dépôts réalisés. Pour cela, différentes configurations seront étudiées au moyen de diagnostics électriques et optiques. En corrélant ces résultats à des études sur les mécanismes de dépôt de couches minces, cela permettra d’améliorer la compréhension et le contrôle de ces procédés. Nous étudierons comment contrôler la distribution de la décharge (filamentaire, homogène, structurée, …) par les paramètres expérimentaux et la géométrie de la cellule de décharge. D'une part, le développement de la décharge monofilamentaire sera étudié avec une attention particulière sur les mécanismes de surface. Pour cela, une variation systématique des diélectriques (nature, épaisseur) ainsi qu’une mesure quantitative des charges de surface sur les diélectriques au moyen d'effets électro-optiques sont prévus. Le rôle des charges de surface sera étudié en utilisant des diélectriques liquides, où les charges déposées peuvent se déplacer. D'autre part, l'utilisation d'une électrode structurée permettra de mettre en évidence et d’améliorer la compréhension des mécanismes de structuration dans une DBD réalisée dans une configuration plan/plan.

Les équipes de Toulouse et de Greifswald impliquées dans ce projet ont une grande expérience dans le domaine des DBDs (filamentaires et homogènes) et de leurs diagnostics (Cross Correlation Spectroscopy, LIF, …). Deux étudiants en doctorat seront impliqués dans ce projet. Chacun de ces étudiants aura deux encadrants de chacun des deux pays et passera plusieurs mois dans le laboratoire partenaire chaque année (9 mois au total). Cette organisation sera la garantie d’une communication efficace entre les deux partenaires.

Coordination du projet

Nicolas NAUDE (LABORATOIRE PLASMA ET CONVERSION D'ENERGIE)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LAPLACE LABORATOIRE PLASMA ET CONVERSION D'ENERGIE
INP Greifswald Leibniz Institute for Plasma Science and Technology

Aide de l'ANR 176 483 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2017 - 36 Mois

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