Etude d’un jet plasma à la pression atmosphérique pour le dépôt d’oxyde de silicium

par Thomas Gaudy

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur. Procédé plasma et élaboration de matériau

Sous la direction de Françoise Massines.


  • Résumé

    L’objectif de la thèse est d’étudier le fonctionnement d’un double jet plasma d’hélium à pression atmosphérique, et de l’optimiser pour le dépôt de films d’oxyde de silicium denses inorganiques à partir d’un précurseur liquide organosilicié. La décharge est réalisée entre 2 pointes et un plan isolé par un diélectrique sur lequel se trouve le substrat. Entre pointes et plan, les jets sont confinés dans un tube de 1,8cm de diamètre séparé de la surface par un espace millimétrique. Plusieurs régimes de décharge sont observés et caractérisés par des mesures de courant et de tension, de l’imagerie rapide, de la spectroscopie optique d’émission. La simulation numérique de l'écoulement a permis d'expliquer les résultats expérimentaux. La décharge diffuse remplissant le tube de confinement a été corrélé à un écoulement turbulent, la décharge localisée à un écoulement laminaire, induisant un gainage de l'hélium par l'air qui remonte dans le tube de confinement, limitant la zone de développement de la décharge, et faisant apparaître un "plasma bullet" en pointe positive. La configuration permet d’obtenir un régime d’écoulement turbulent pour de faibles flux (<2slpm). Les films d’oxyde de silicium ont été optimisés. La formation de poudres systématique a été éliminée en ajustant le rapport des débits de gaz précurseur et vecteur. Des dépôts denses ont été obtenus à partir de tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS) et de hexamethyldisiloxane (HMDSO). La quantité de carbone des films est sensiblement réduite par l’accroissement de l’énergie par molécule de précurseur et l’ajout d’oxygène dans le plasma.

  • Titre traduit

    Atmospheric pressure plasma jet study for silicon oxyde coating


  • Résumé

    The objective of this thesis is to study the operation of a double helium plasma jet at atmospheric pressure, and to optimize the film deposition of dense inorganic silicon oxide from a liquid precursor organosilicon. The discharge is performed between two needles and a single plane by a dielectric which is on the substrate. Between needles and plan, the jets are confined in a tube 1. 8 cm in diameter separated from the surface by a millimeter. Several discharge regimes are observed and characterized by current and voltage measurement, fast imaging, optical emission spectroscopy. Numerical simulation of gas flow has helped explaining the experimental results. The diffused discharge filling the confinement tube was correlated with turbulent gas flow, the discharge localized to laminar gas flow, inducing a sheath of helium by air inside the confinement tube, limiting the development of discharge, and showing a "plasma bullet" on the positive peak. The configuration provides a turbulent mode for low gas flow (<2slpm). The silicon oxide films have been optimized. The formation of powders was systematically eliminated by adjusting the flow ratio of precursor gas and vector. Dense deposits were obtained from tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS) and hexamethyldisiloxane (HMDSO). The amount of carbon in the films is substantially reduced by increasing the energy per molecule of the precursor and with the addition of oxygen in the plasma.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (198 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 195-198

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Perpignan Via Domitia. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH 2012 GAU
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