Caracterisation de materiaux complexes sur une large gamme spectrale par des techniques optiques et photothermiques ; application au carbone amorphe hydrogene

par VALERIE PARET

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de MARIE-LUCE THEYE.

Soutenue en 1999

à Paris 6 .

mots clés

Résumé

Les couches minces de carbone amorphe hydrogene (a-c:h) preparees par decomposition d'hydrocarbures assistee par plasma possedent une microstructure complexe. Ceci est du au fait que les couches de a-c:h contiennent des sites de carbone en configuration electronique sp 2 (de type graphite) regroupes en amas, immerges dans une matrice d'atomes de carbone en configuration electronique sp 3 (de type diamant). Les proportions respectives de ces sites, ainsi que la nature, la taille et les distorsions eventuelles des amas de sites sp 2, dependent fortement des conditions de depot et entrainent une grande diversite de leurs proprietes electroniques. Le but de ce travail etait de determiner les proprietes optiques d'echantillons de a-c:h en fonction des conditions de depot sur une large gamme spectrale afin de mettre en evidence et d'analyser les relations entre la microstructure et les proprietes electroniques de ces echantillons. Pour cela, nous avons effectue des mesures de l'infrarouge (jusqu'a 500 cm 1) a l'ultraviolet sous vide (jusqu'a 25 ev) en utilisant diverses techniques optiques complementaires ; nous avons egalement developpe la spectroscopie de deflexion photothermique afin de mesurer avec precision des coefficients d'absorption optique tres faibles dans la region du bord d'absorption. Ceci a permis d'effectuer une etude comparative de l'evolution des proprietes vibrationnelles (liaisons c-h et c-c) et electroniques (transitions faisant intervenir les etats et ) en fonction de l'energie des ions incidents pendant le depot. Nous avons montre que les echantillons deposes a faible energie, qui possedent un grand gap optique, sont essentiellement formes d'une phase aliphatique fortement hydrogenee incluant des doubles liaisons isolees et des fragments de chaines olefiniques, alors que ceux obtenus a grande energie, qui ont un petit gap, contiennent une forte proportion d'amas de type polyaromatique. Le parametre qui determine les proprietes electroniques semble etre le mode d'organisation des amas de sites sp 2.

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