Depot de couches minces de carbone adamantin dans un plasma magnetron micro-onde

Deposition of diamond-like carbon thin films from a micro-wave magnetron plasma

• Auteur / Autrice : MARJAN ZARRABIAN
• Direction : Guy Turban
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

Ce travail est consacre a l'etude du depot des couches minces de carbone amorphe hydrogene (a-c:h) dans des plasmas basse pression (2,6 mtorr) de methane (ch#4) et d'acetylene (c#2h#2), obtenus par excitation micro-onde (2,45 ghz) a la frequence de resonance cyclotronique electronique dans une source de type magnetron. Dans le but de comprendre la correlation entre les parametres du procede plasma et la microstructure des couches deposees, nous avons ete amene a etudier, par spectrometrie de masse et par spectroscopie d'emission optique, l'influence de certains parametres, tels que le mode d'excitation electrique, la tension d'autopolarisation et la nature du gaz, sur la composition ionique et neutre du plasma. L'etude de la microstructure des depots de a-c:h a ete realisee en analysant les couches par differentes methodes spectroscopiques. Les proprietes optiques (indice et gap optique) de ces materiaux ont ete etudiees par la technique d'absorption uv-visible-proche ir. L'absorption ir, la spectroscopie de pertes d'energie des electrons, l'analyse nucleaire erda et la spectroscopie raman ont permis d'observer la variation du rapport d'hybridation du carbone (sp#3 ou sp#2) ainsi que le taux d'hydrogene dans les couches de carbone amorphe, en fonction de la polarisation du substrat. Les techniques d'imagerie par microscopie a transmission de haute resolution (hrtem) et de diffraction electronique ont ete egalement employees pour etudier la structure locale des depots. Nous avons ainsi pu identifier la presence des nanocristaux du diamant dans la matrice amorphe a basse pression et a temperature ambiante. Une transition de phase du diamant hexagonal vers le diamant cubique est egalement constatee. Ce travail se conclut par une discussion sur le role des especes neutres atomiques ou radicalaires et du bombardement ionique sur le mecanisme de croissance des couches de a-c:h et sur la nucleation du diamant dans la matrice amorphe.