Elaboration et caractérisation de films minces d'oxide supraconducteur (YBaCuO) et étude résolue temporellement du processus d'ablation laser

par Mireille Gerri-Peray

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Yves Mathey et de Wladimir Marine.


  • Résumé

    La partie principale de ce travail concerne l'elaboration de films minces d'y#1ba#2cu#3o#x par ablation laser. Deux types de phenomenes interviennent lors de l'irradiation d'une cible par un laser: l'evaporation et l'ablation. L'utilisation d'un laser yag (i. R. ) conduit a une part importante d'evaporation, qui ne conserve pas la composition entre la cible et le film, et provoque une evolution de la structure et de la composition de la cible. En utilisant cette longueur d'onde i. R. , nous avons obtenu des films stchiometriques uniquement a partir de cibles de composition (y#1ba#2#,#4cu#4#,#2o#x). Par contre, l'irradiation d'une cible d'ybacuo par un laser excimere conduit principalement a un phenomene d'ablation qui permet de realiser des films de meme composition que la cible. Pour presenter des proprietes supraconductrices, les films deposes sous vide et a moyenne temperature doivent etre recuits sous oxygene et a haute temperature (800-850#c). Ce recuit conduit a une structure granulaire des films qui limite leurs qualites electriques. Pour eviter cette etape de recuit, les films ont ete directement deposes sous oxygene, sur substrat chauffe a 650-700c. Les conditions optimales d'elaboration des films supraconducteurs a haute temperature critique ont ete obtenues en correlant l'etude des parametres d'ablation et les proprietes cinetiques des particules ejectees, avec l'etude des parametres de depot et de cristallisation des films. Cette correlation a ete realisee par l'etude de l'expansion du plasma par spectroscopie optique resolue temporellement. L'etude temporelle d'un plasma induit par une impulsion breve (laser yag, 35 ps) a permis de mettre ene vidence des reactions inter-particules ainsi que l'effet de la charge et de la masse atomique des particules sur la dynamique d'expansion du plasma. En outre, la spectroscopie de temps de vol, utilisee dans les conditions d'elaboration des films (ablation par laser excimere sous oxygene) a montre l'influence de la pression d'oxygene et de la densite d'energie sur les facteurs cinetiques des particules ejectees, qui jouent un role important sur la qualite des films. Il s'avere donc que les spectres de temps de vol des particules peuvent etre utilises pour le controle des conditions de depot et la regulation des parametres de depot. En particulier, les spectres d'emission des molecules d'oxyde d'yttrium refletent la dynamique d'expansion de toutes les particules presentes dans le plasma: celles directement issues de la cible et celles formees dans le plasma. Par ailleurs, nous avons montre que la vitesse de depot influe sur les proprietes electriques et la morphologie des films. Les vitesses de depot elevees (>3 nm/s) conduisent a une perte d'epitaxie des films sur le substrat, due a une acceleration de la nucleation des cristallites. Les meilleurs films, obtenus sur substrat de mgo, presentent une temperature critique de 85 k, avec un caractere metallique. Les observations de microscopie electronique ont montre la croissance epitaxiale de ces films sur le substrat


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Informations

  • Détails : 107 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.f. 104-107

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  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 18830
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