Physico-chimie et regimes des decharges controlees par barriere dielectrique en melanges azote - gaz oxydant - silane. Application a l'activation de surfaces polymeres et aux depots

par Nicolas Ghérardi

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Françoise Massines.

Soutenue en 2000

à Toulouse 3 .

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Résumé

L'objectif de ce travail est l'etude de decharges controlees par barriere electrique fonctionnant a la pression atmospherique utilisee pour l'activation de surfaces polymeres et la realisation de depots. L'approche suivie consiste a etudier simultanement les phases gazeuse et solide afin de contribuer a une meilleure comprehension de l'interaction entre ces deux milieux. Les decharges controlees par barriere dielectrique sont des decharges impulsionnelles. Elles sont normalement constituees d'une multitude de micro-decharges. Nous avons cependant montre que dans l'azote a la pression atmospherique une decharge luminescente constituee d'un seul canal de decharge couvrant uniformement toute la surface des electrodes peut etre generee. Cette decharge est controlee par l'emission secondaire d'electrons a la cathode suite au bombardement ionique. Nous avons ensuite determine que pour obtenir cette decharge, il faut que le champ d'auto entretien soit inferieur au champ nominal de claquage dans l'azote ce qui necessite une vitesse de variation de la tension appliquee sur le gaz lente et une densite d'electrons germes au moment de l'amorcage elevee. Ces electrons sont crees par ionisation penning entre deux molecules metastables de l'azote. C'est donc essentiellement la densite de ces metastables qui controle le regime de decharge. Ces resultats ont ete etendus aux melanges n 2-n 2o-sih 4 afin d'evaluer les potentialites de cette decharge pour les transformations de surface. Concernant les depots silicies, le mecanisme de depot preponderant a ete defini a partir de la spectroscopie d'emission du gaz correlee aux analyses chimiques et morphologiques de la surface. Il a ete determine que les precurseurs du depot dependent du regime de decharge. En effet, le rapport metastables/electrons est beaucoup plus important dans une decharge luminescente que dans une decharge filamentaire. Ceci conduit a une chimie dans le gaz beaucoup plus selective lors d'une decharge luminescente.

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