Nanocomposites d'oxydes de fer en couches minces : tudes de leur élaboration et de leurs propriétés en vue de leur utilisation comme matériaux sensibles pour la détection thermique

Nanocomposites iron oxides thin films : studies of their preparation and properties for use into thermal detection

• Auteur / Autrice : Bruno Mauvernay
• Direction : Philippe Tailhades, Lionel Presmanes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Propriétés électriques

Thermométrie -- Instruments

Couches minces ferroélectriques

Matériaux hybrides

Mots clés libres

Couches minces

Détection thermique

Pulvérisation RF magnétron

Nanocomposites

Wüstite

Ferrites spinelles

Matériau à coefficient de température négatif

Résumé

Ces travaux avaient pour objectif l'optimisation des propriétés électriques des couches minces d'oxydes de fer, élaborées par pulvérisation cathodique RF à partir d'une cible de magnétite, en vue de leur intégration comme couche thermomètre dans les détecteurs infrarouge. L'influence des paramètres de dépôt tel que la cible de pulvérisation ou encore la pression de dépôt sur les propriétés physico-chimiques des couches minces a été étudiée. Pour certaines conditions particulières de dépôt, une phase wüstite (Fe1-xO) au sein d'une matrice spinelle (Fe3O4) a été mise en évidence par la présence de couplages magnétiques. Les propriétés électriques de ces couches minces couches minces biphasés Fe3O4/Fe1-xO s'étant révélées intéressantes pour l'application bolométrique, la suite de ces travaux s'est portée sur l'élaboration de films nanocomposites. Les couches minces obtenues suivant deux modes de dépôt différents (pulvérisation polarisée et pulvérisation d'une cible composite) ont ensuite été étudiées. Ces travaux ont permis de démontrer que les nanocomposites Fe1-xO/Fe3O4 sont une bonne alternative aux couches minces de magnétite pure pour une utilisation comme couche thermomètre dans les détecteurs thermiques.

The aim of this research work was to optimize electrical properties of iron oxide thin films prepared by RF-sputtering of a magnetite target for uncooled thermal detector. Influence of depositions parameters like argon pressure or sputtering target on both chemical and physical properties have been studied. For particular conditions, wustite phase (Fe1-xO) embedded into magnetite (Fe3O4) matrix have been revealed by magnetic coupling effects. Electrical properties of thin films composed by Fe3O4/Fe1-xO being potentially interesting for uncooled thermal detector, the next step of this work has been about preparation of nanocomposites thin films. These thin films obtained by two sputtering operating mode (bias sputtering and sputtering of a composite ceramic target) have been studied. This research work had showed that nanocomposites Fe1-xO/Fe3O4 thin films are good materials, with higher temperature coefficient than pure spinel phase thin films, to be used for thermometer layer of thermal detector.