Microstructure et nucleation du nitrure de bore cubique synthetise sous irradiation ionique : influence du substrat, effets thermiques

Microstructure and nucleation of cubic boron nitride films synthesized under ion irradiation : influence of substrates, thermal effects

• Auteur / Autrice : JEROME PASCALLON
• Direction : Daniel Bouchier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Dans le but d'ameliorer les proprietes structurales des couches de nitrure de bore cubique (bn-c) deposees par evaporation assistee par faisceau d'ions argon et azote, nous avons etudie l'influence des substrats et des effets thermiques sur les caracteristiques de ces films. Les analyses en infra-rouge, spectrometrie de perte d'energie electronique en reflexion, microscopie electronique en transmission (tem) des films deposes a 400c sur silicium (si) mettent en evidence un volume de bn-c pur compose de cristallites colonnaires de largeur moyenne 20 nm textures <110> reposant sur une couche de nucleation de bn graphitique oriente avec l'axe c parallele au substrat. A partir de la distribution des contraintes mesurees dans les films au moyen d'erosions successives par gravure plasma, on observe une valeur moyenne elevee en compression (10 gpa) et un fort pic dans la couche de nucleation. Ces analyses ont ete elargies a des films deposes sur divers substrats : covalent (diamant), metalliques (cu, ti, ni), ioniques (ki, kbr). Mis a part sur les cristaux ioniques, les films sont globalement tres comparables a ceux deposes sur si. Un recuit post-depot a 800c relache la contrainte dans la couche de nucleation. De plus, on constate une amelioration de la cristallinite et de l'adherence. Cela est encore plus remarquable dans le cas des depots a 1000c sur si. Les analyses en tem a haute resolution montrent que la meilleure cristallinite s'accompagne d'une perte de texture dans le bn-c et mettent en evidence la structure rhomboedrique dans la couche de nucleation. La correlation entre la distribution de contrainte et l'organisation structurale des couches semble attribuer a la contrainte un role important dans la transition de la phase sp2 vers la phase cubique. En effet, le niveau de contrainte atteint pourrait rendre compte d'une transition de phase rhomboedrique vers cubique. L'interpretation des resultats de gravures par plasma nous a amene a discuter ce modele.