Caractérisation d'une décharge micro-onde pulsée dans le mélange CH4-H2 en vue de son optimisation pour la synthèse de films de diamant

par Ludovic de Poucques

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Patrick Alnot.

Soutenue en 2000

à Nancy 1 .


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  • Résumé

    Le diamant possédant des propriétés physico-chimiques exceptionnelles, il est un excellent candidat pour des applications en optique et en électronique destinées à travailler dans des conditions extrêmes (haute puissance, haute fréquence et haute température). Ces applications nécessitant la synthèse de films de diamant d'une très grande pureté, de nombreuses investigations ont permis de montrer que le meilleur procédé de synthèse est le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma micro-onde (MWPA CVD). L'originalité de ce travail est l'étude de l'effet des décharges micro-onde pulsées (temps de décharge et temps de post-décharge) sur la réactivité du plasma et les propriétés des films de diamant. Afin de mener,cette étude, l'analyse des échantillons a été réalisée par microscopie électronique à balayage (SEM) et spectroscopie Raman. L'analyse des films de diamant déposés a montré qu'un optimum de qualité est atteint sans perte de vitesse de croissance, pour un temps de décharge et un temps de post-décharge égaux et valant 1 ms. En ce qui concerne la caractérisation du plasma, nous avons utilisé la fluorescence induite par laser (LIF) à deux photons, la spectroscopie optique d'émission résolue dans le temps (TROES), l'actinométrie et une technique (appelée technique du "double pulse") qui permet de réexciter les atomes (ou molécules) en post-décharge. La caractérisation des plasmas a permis de corréler l'influence des temps de décharge et de post-décharge sur la composition de la phase gazeuse et les dépôts. L'étude spatio-temporelle des principales espèces réactives montre que le choix des temps de décharge et de post-décharge nous permet de contrôler leurs concentrations. De plus, nous avons mis en évidence que les plasmas pulsés nécessitent une caractérisation spatio-temporelle car les principaux mécanismes gouvernant ce type de plasmas sont la diffusion des espèces (neutres et chargées) et le chauffage ou le refroidissement du gaz.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (204 p.)
  • Annexes : 156 ref.

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