Croissance de films minces de MgO par CVD et injection liquide : élaboration et modélisation

par Murielle Manin

Thèse de doctorat en Science et génie des matériaux

Sous la direction de Michel Pons et de Stéphanie Thollon.

Soutenue en 2005

à Grenoble, INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Les couches minces d'oxyde de magnésium sont intégrées dans différents secteurs industriels comme la microélectronique ou les écrans à plasma. Pour ces applications, il est nécessaire de pouvoir les déposer sur des grandes surfaces, tout limitant en les coûts, par exemple en travaillant à "haute pression" et avec de fortes vitesses de croissance. Sur la base de ces contraintes technologiques, une technique de dépôt chimique à partir d'une phase gazeuse (Chemical Vapor Deposition) particulière mettant en jeu l'injection liquide, a été mise en œuvre pour la croissance de couches minces de MgO. La stratégie de recherche nécessite une approche pluridisciplinaire incluant l'élaboration et la caractérisation des films ainsi que la modélisation des phénomènes de transferts réactifs et simultanés. Des films denses ont été élaborés avec de fortes vitesses de croissance à haute pression (5. 103 à 1. 105 Pa). Cette élaboration a été optimisée grâce à une étude paramétrique. Les caractérisations microstructurales (MEB, MET, RX) ont montré qu'il était possible de contrôler l'orientation cristalline via la vitesse de croissance. Les caractérisations analytiques (XPS, RBS) ont permis d'évaluer la contamination en carbone et la stœchiométrie des couches. Un modèle de réactivité comprenant 3 étapes concurrentes a été proposé sur la base des résultats paramétriques expérimentaux. Il a été ensuite été couplé au modèle thermo-hydraulique. Bien que son caractère prédictif soit limité au domaine expérimental étudié, il a permis : de décrire de façon quantitative l'influence des différents phénomènes intervenant lors du dépôt.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Growth of MgO thin Films by CVD and liquid injection : processing and modelling


  • Résumé

    Magnesium oxide thin films are used in several manufacturing process like microelectronics or plasma display panels. For these applications, thin films must be deposited on large areas with low cost production. Direct Liquid MOCVD allows the growth at high pressure with high growth rates. The process has been developed for magnesia thin film deposition. The research strategy is supported by a cross-disciplinary approach involving processing and characterization of the films and modeling and simulation of simultaneous heat and mass transfer. Dense films have been processed with high growth rates at high pressure (5. 103 to 1. 105 Pa). The optimization of the process was first made by a parametric study. Microstructural characterizations (SEM, TEM, XRD) showed that the crystalline orientation is controlled by the growth rate. Analytical characterizations (XPS, RBS) allowed the evaluation of carbon contamination and of the stoichiometry of the layers. Numerical simulation of fluid mechanics and heat transfer within the reactor allowed the characterization and evaluation of the working of a complex gas injector. Chemical pathways including 3 competitive steps have been proposed. Then, this approach was coupled with the previous non-reactive model. Whereas the predictive character is limited to studied experimental range, it allowed the quantitative description of the different phenomena leading to deposition. This tool could contribute to the design of a new generation of reactor.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (148 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0101
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0101/D
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