Incorporation de bore dans des films minces de « diamond-like carbon » : élaboration par ablation laser pulsé et caractérisations

par Aurélien Sikora

Thèse de doctorat en Science et génie des matériaux

Sous la direction de Christophe Donnet.

Soutenue en 2009

à Saint-Etienne .


  • Résumé

    Ce travail concerne l’étude de couches minces de « Diamond-Like Carbon » dopés au bore élaborées par ablation laser femtoseconde et nanoseconde. Un des objectifs de cette étude est d’identifier les applications potentielles de ces films en tant qu’élément actif de capteur (par exemple de température). Le deuxième objectif est de corréler la structure et les propriétés des films minces obtenus avec les procédés de dépôt employés. Le premier chapitre présente les éléments constitutifs des couches minces étudiées : le bore et le carbone. Ce chapitre propose également un état de l’art sur les films de DLC purs et dopés et les méthodes d’élaboration existantes. Le deuxième chapitre traite des méthodes expérimentales adoptées pour l’élaboration et l’étude des films. Le troisième chapitre traite des différentes caractérisations structurales et morphologiques réalisées. Il met en avant la nette différence de structure des films obtenus par les deux procédés de dépôt. De plus, il met en évidence la modification structurale due au bore. Le quatrième chapitre présente l’étude des propriétés électriques et mécaniques, ainsi que du comportement tribologique des films. La différence de structure des couches se traduit par de grandes différences de résistivité mais affecte peu le coefficient de frottement. Le dernier chapitre met en évidence l’hétérogénéité structurale des films de DLC purs et se focalise notamment sur les particularités de leur extrême surface. Celle-ci se révèle moins dense et plus conductrice que le reste du film

  • Titre traduit

    Boron incorporation in diamond-like carbon thin films : elaboration by pulsed laser ablation and characterizations


  • Résumé

    This work deals with the study of boron doped diamond-like carbon thin films elaborated by femtosecond and nanosecond laser ablation. The first aim of this work consists in identifying the potential applications of these films for sensors (for example thermometers). The second aim consists in correlating the films structure and properties with the deposition processes. The first chapter focused on the constitutive elements of the films: boron and carbon. Moreover, it presents a “state of the art” about DLC thin films and the different elaboration techniques. The second chapter deals with the experimental methods used for the elaboration and the study of the thin films. The third chapter deals with the structural and morphological characterizations. It highlights the important difference of structure of the films deposited by ns and fs PLD. Moreover, it underlines the structural modification due to the boron. The fourth chapter presents the study of the electrical and mechanical properties, as well as the tribological behaviour of the films. The structure difference of the films results in large variations of resistivity but does not change much the friction coefficient. The last chapter underlines the structural heterogeneity of the pure DLC films and focuses on the specificities of their extreme surface. This one turns out to be less dense and more conductor than the global film

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  • Détails : 1 vol. (173 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 163-171

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 50875

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  • Cote : 2009STET4018
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