Elaboration par pulverisation cathodique et caracterisation des proprietes physico-chimiques de couches de nitrure d'aluminium piezo-electriques : application a la mesure a haute temperature de fluctuations de pression

par Olivier Raymond

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de SERGE LEFRANT.

Soutenue en 2000

à Nantes .

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  • Résumé

    Les proprietes physico-chimiques de couches de nitrure d'aluminium (ain) polycristallin depose par pulverisation cathodique reactive, sont etudiees en fonction des parametres d'elaboration. L'effet piezo-electrique est recherche, l'application etant la mesure a haute temperature des fluctuations de pression. L'analyse (x-wds) de la composition chimique des couches revele un ecart modere a la stchiometrie (3-8% at. D'oxygene). A haute temperature, la stabilite chimique, morphologique et mecanique des depots est demontree. Ceci permet la realisation d'elements sensibles pt/ain/pt utilisables jusqu'a 1000\c sous atmosphere oxydante. Une forte texture cristallographique d'ain, de type (0001) parallele a la surface des depots, est necessaire pour obtenir un effet piezo-electrique important. L'etude approfondie des caracteristiques cristallographiques des couches (diffraction x, ebsd, -raman) permet le classement des principales conditions d'elaboration influencant la texture. Les parametres usuels (vitesse de depot, temperature et rugosite du substrat) ont un effet notable. Dans notre cas, la forte reactivite chimique de l'atmosphere de pulverisation (80%n 2-ar) conduit a la formation d'impuretes gazeuses (h 2, o 2, h 2o). Ce phenomene supplementaire est predominant, l'influence majeure de l'hydrogene (ph 20,7%) sur la texture des depots etant demontree. Entre 20 et 1100\c, les caracteristiques electriques des elements sensibles pt/ain/pt semblent correspondre a des mecanismes de transport lies a l'oxygene present dans ain. La modelisation de la fonction de transfert des capteurs permet d'estimer la temperature maximale d'utilisation a 800\c. Les caracteristiques metrologiques des capteurs soumis a un echelon de pression permettent d'evaluer la constante de charge piezo-electrique des couches d'ain (d 3 3>2 pc/n). La realisation de capteurs de fluctuations de pression pouvant fonctionner jusqu'a 600-800\c (et jusqu'a 50-100 khz) est envisageable.

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Informations

  • Détails : 245 p.
  • Annexes : 130 ref.

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 00 NANT 2085
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