Mécanisme d'action d'additifs utilisés lors de l'électrocristallisation de cuivre confiné dans des matrices poreuses : étude par méthodes électrochimiques classiques couplées à la microbalance à quartz

par Souleymane Kologo

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Marielle Eyraud et de Lucien Bonou.


  • Résumé

    Dans ce travail, nous avons étudié les mécanismes d'électrocristallisation du cuivre à partir d'une solution acide de sulfate de cuivre en présence de trois additifs : les ions C1-, le polyéthylène glycol (PEG10000), le 3-mercapto-1-propane sulfonate de sodium (MPSA). L'étude électrochimique classique (voltamétrie cyclique, méthodes potentiostatiques et galvanostatiques ) a e��té couplée à des analyses de variation de masse par microbalance électrochimique à quartz (EQCM). Des méthodes non électrochimiques (DRX, EDAX, MEB, AFM) ont permis en outre de préciser la composition des dépôts épais de cuivre et d'observer les changements de morphologie et de texture induits par l'ajout des additifs. Après l'étude de l'action individuelle de chaque additif sur les mécanismes d'électrodéposition et de dissolution du cuivre, nous avons évalué l'effet de la combinaison des additifs en solution. Ainsi l'ajout simultané de PEG et C1-, via un mécanisme d'adsorption active, provoque une inhibition de la cristallisation du cuivre avec diminution de la rugosité par rapport au dépôt de cuivre massif sans additif et une amélioration de l'homogénéité. En présence des trois additifs, le mécanisme de réduction des ions cuivriques se déroule en deux étapes : une action catalytique induite par MPSA et un effet inhibiteur à travers les sites bloqués par la couche PEG-C1-. Un tel mécanisme est attendu lors des procédés d'électrodéposition au travers de structures poreuses isolantes (par le procédé damascène) : un inhibiteur bloque la surface et un catalyseur accélère la déposition au fond des pores. Le but ultime de ce travail a été de déposer des nanofils de cuivre à travers des moules d'alumine nanoporeuse. Les matrices d'alumine ont été préparées par anodisation en deux étapes de feuilles d'aluminium massif, puis caractérisées. Elles présentent des pores réguliers et hexagonaux de diamètre de 50 nm qui peuvent être élargis et décollés du substrat d'aluminium non anodisé sous jacent. Cependant la fragilité des membranes d'alumine et l'agressivité de notre solution d'étude n'ont pas permis de déposer régulièrement du cuivre au travers.

  • Titre traduit

    Mechanism of three additives (C1-, PEG, MPSA) [chloride ions, polyethylene glycol, 3-mercaptopropanesulfonic and acid sodium salt] used in copper electrodeposition : study by classical electrochemical methods coupled with quartz crystal microbalance


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Informations

  • Détails : 1 vol. (III-136 f.)
  • Annexes : Bibliographie f. 132-136

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  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. St Charles). Service commun de la documentation. Bibliothèque universitaire de sciences lettres et sciences humaines.
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