Analyse microstructurale et mécanique de films minces métalliques obtenus par PVD [physical vapor deposition]

Mechanical and microstructural analysis of thin metallic films deposited on substrates by p. V. D

• Auteur / Autrice : Vincent Branger
• Direction : Philippe Goudeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microstructure (physique)

Énergie de surface

Dépôt en phase vapeur

Frottement interne

Rayons X -- Diffraction

Contraintes résiduelles

Élasticité

Couches minces métalliques

Résumé

Un grand nombre de travaux experimentaux ont montre que les materiaux sous forme de films minces peuvent admettre des contraintes qui sont tres largement superieures a la limite elastique de ces memes materiaux a l'etat massif. La microstructure particuliere (hors d'equilibre, nanograins) de ces films est generalement avancee pour argumenter les observations experimentales. Ainsi, pour mieux comprendre les relations etroites qui existent entre la structure, les proprietes mecaniques et les processus d'elaboration des films minces, il est necessaire de mener de front une etude a la fois sur la microstructure et les aspects mecaniques intrinseques du film tels que les contraintes residuelles et le module elastique. Pour atteindre cet objectif, nous avons mis en uvre un ensemble de techniques d'analyse variees et complementaires (diffraction des rayons x, spectroscopie mecanique) qui permet d'acceder aux defauts et aux contraintes dans les regions intra granulaires mais aussi inter granulaires (joints de grains) de films minces metalliques (ag, pt, ni, cu, mo et cu-mo). Nous avons confirme l'influence de l'energie des atomes deposes sur la genese des contraintes dans ces films minces et etabli le lien etroit existant entre les defauts et l'etat mecanique au travers de modeles simples decrits par certains auteurs dans la litterature. Lors de l'etude de la stabilite des solutions solides cu-mo, nous avons montre le role important joue par les contraintes residuelles et determine par des techniques variees (spectroscopie mecanique, acoustique picoseconde et diffusion brillouin) le module d'young de ces films. Enfin, une premiere etude par microscopie en champ proche des decollements spontanes inities par les contraintes dans ces films minces nous a permis de determiner l'energie d'adhesion de l'ensemble film/substrat.