Elaboration de revetements epais de diamant par depot chimique en phase vapeur assiste par torche plasma

par GWENN ALVAREZ VERVEN

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de G. LUCAZEAU.

Soutenue en 1995

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Au cours de ce travail, nous avons elabore des couches de diamant cvd par torches a plasma d'arc, de geometrie differente. Nous avons suivi deux demarches complementaires. La premiere concerne l'elaboration et l'analyse des depots, la seconde est plus fondamentale puisqu'elle traite de la caracterisation des torches et du plasma. Lors de la premiere etude, nous avons vu que la formation de diamant dependait d'abord de la nature du substrat, il doit s'agir d'un materiau formant des carbures. Nous avons donc essentiellement travaille avec le molybdene, mais nous avons aussi teste d'autres substrats comme le w, le cr, le nb. Les films deposes sont de forme circulaire et leur principale caracteristique est de presenter une heterogeneite radiale de morphologie, se traduisant par l'apparition progressive de carbone amorphe aux joints de grains. Cette morphologie est fortement liee a certains parametres, comme la temperature de l'echantillon, la nature et les debits des gaz reactifs. Les proprietes de ces depots dependent directement de cette degradation structurale. L'etude des torches a consiste en un suivi du comportement en tension et en une mesure des vitesses des ecoulements. Elle a montre que les jets plasma sont supersoniques. Par ailleurs, les melanges des gaz reactifs aux gaz plasmas se font plus ou moins bien selon la geometrie de tuyere utilisee, du fait de leur quantite de mouvement trop faible. Les lieux d'injection de ces gaz reactifs ainsi que la dimension des diametres internes peuvent conferer aux torches un comportement electrique instable. Le plasma a ete analyse par spectroscopie d'emission. A l'aide de deplacements le long de la flamme, nous avons identifie les differentes especes presentes, suivi leurs evolutions et mis en evidence deux grandes zones correspondant a la dissociation et a la recombinaison de ces especes. A partir de ces radicaux, nous avons cartographie le plasma en temperature (rotationnelle et vibrationnelle). Nous avons vu que le plasma n'est pas en equilibre thermique. Il semblerait que les processus reactionnels soient des mecanismes de dissociation-recombinaison


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Informations

  • Détails : 216 P.
  • Annexes : 181 REF.

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