Maitrise dela croissance et de la texture de films de diamant polycristallins, réalisés par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma micro-onde

par François Silva

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Alix Gicquel.

Soutenue en 1998

à Paris 13 .

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  • Résumé

    L'objectif de cette these etait la realisation de films epais (> 40 m) de diamant de texture, morphologie et qualite controlees, par un procede cvd assiste par plasma micro-onde h#2/ch#4. Il s'agissait en particulier d'etudier les mecanismes de croissance cristalline du diamant dans ces conditions metastables. La premiere partie de ce travail a consiste a elargir les conditions de fonctionnement du reacteur aux fortes valeurs de puissance micro-onde (jusqu'a 3 kw), ce qui a permis d'atteindre des vitesses de croissance superieures a 2 m/h. Nous avons ensuite etudie les effets des parametres de controle du procede, a savoir la concentration de methane, la temperature du substrat et la densite de puissance, sur la vitesse de croissance et les caracteristiques des films deposes. L'analyse morphologique des films a montre que la croissance du diamant s'effectue par ecoulement de marches. Elle a aussi permis de mettre en evidence les phenomenes de reconstruction de surface pouvant survenir en cours de croissance. Par ailleurs, nous avons montre que l'evolution de la texture des films en fonction des parametres du procede etait bien decrite par le modele de croissance par evolution selective de van der drift. Le controle de la texture a ete effectue par l'intermediaire d'un parametre de croissance , relie au rapport des vitesses de croissance des plans (100) et (111), dont nous avons etabli la cartographie en fonction des conditions de depot. En l'absence de maclage et de germination secondaire, la morphologie des films est directement correlee a la texture et a l'epaisseur des films, comme le prevoit le modele d'evolution selective. Lorsque la germination secondaire intervient, la morphologie des films est gouvernee par la stabilite relative des differentes faces cristallines par rapport a ce processus. Dans le cas de films epais, la qualite a ete correlee a la microstructure des films qui est controlee par les parametres locaux du procede. Enfin, l'effet d'impuretes d'azote sur la croissance et les caracteristiques des depots a ete etudie. Nous avons montre que l'introduction d'une faible quantite de ce gaz induit une forte augmentation de la vitesse de croissance et favorise la germination secondaire ce qui, dans certaines conditions, permet l'obtention d'une morphologie (100).


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Informations

  • Détails : 314 p.
  • Annexes : 532 ref.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris 13 (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis). Bibliothèque universitaire. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH 1998 083
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