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Etude des propriétés de couches minces d'oxyde de titane déposées par procédés plasmas (PECVD, pulvérisation magnétron réactive DC et HPPMS)
Cette thèse est dédiée à l étude de couches minces de TiO2 déposées par des procédés plasmas à basse pression et basse température. Hormis, leurs propriétés semi-conductrices intéressantes pour leur utilisation en tant que collecteur d électrons, le dioxyde de titane possède un indice de réfraction...
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| Auteurs principaux : | , , , |
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| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Etude des propriétés de couches minces d'oxyde de titane déposées par procédés plasmas (PECVD, pulvérisation magnétron réactive DC et HPPMS) / Karim Makaoui; sous la direction de Marie-Paule Besland ; co-encadrants Antoine Goullet et Agnès Granier |
| Publié : |
[S.l.] :
[s.n.]
, 2012 |
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Accès Nantes Université
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| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Science des matériaux, Plasmas et couches minces : Nantes : 2012 |
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Etude des propriétés de couches minces d'oxyde de titane déposées par procédés plasmas (PECVD, pulvérisation magnétron réactive DC et HPPMS) |
| Résumé : | Cette thèse est dédiée à l étude de couches minces de TiO2 déposées par des procédés plasmas à basse pression et basse température. Hormis, leurs propriétés semi-conductrices intéressantes pour leur utilisation en tant que collecteur d électrons, le dioxyde de titane possède un indice de réfraction et une constante diélectrique élevés, qui le rende attractif pour des dispositifs électriques ou d optique intégrée. Les propriétés des couches minces de TiO2 dépendent fortement du procédé de dépôt utilisé. Dans le cadre de cette thèse, trois procédés plasma sont étudiés et comparés. La structure et la composition des couches minces déposées sont étudiées par DRX, XPS, EDX, leur morphologie par MEB et leurs propriétés optiques par ellipsométrie. Le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) en mélange O2/TIPT (Tetra Isopropoxyde de Titane) riche en oxygène à basse température (T<160°C) conduit à des films organiques, dont la structure, la morphologie et l indice de réfraction peuvent être contrôlés par la tension de polarisation appliquée au substrat ; les films sont amorphes ou partiellement cristallisés dans la phase anatase et/ou rutile selon l énergie des ions. Les films de TiO2 obtenus par pulvérisation magnétron DC d une cible de titane en mélange Ar/O2, sont de meilleure qualité cristalline et présentent le plus souvent un mélange de phases anatase et rutile. Enfin, le procédé HPPMS (High Power Pulsed Magnetron Sputtering) permet d obtenir uniquement des films de structure rutile. Les structures et propriétés optiques des films déposés par ces trois procédés sont comparées et il apparaît que le procédé optimum dépend de l application visée. This work concerns the study of titanium dioxide thin films deposited at low pressure and low temperature by plasmas processes. In addition to the interesting semiconducting properties for electron transport in solar cells, titanium dioxide is characterized by high refractive index and dielectric constant, which is attractive for electrical devices and integrated optics. The properties of titanium dioxide thin films are strongly dependent on the kind of process. Thus, we ve studied and compared three different plasmas processes. The structural and chemical properties are studied by XRD, XPS and EDX whereas SEM is used for morphological properties. Ellipsometric measurements were performed in order to evaluate the optical properties. The PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) way from O2/TTIP (Titanium Tetra Isopropoxide) mixture at low temperature (T<160°C) results in low carbon content films, with controllable structure, morphology and refractive index by tuning the bias voltage applied to the substrate ; the films are amorphous or weakly crystallized in anatase and/or rutile depending on ions energy. The films obtained by DC magnetron sputtering of titanium target in Ar/O2 are better crystallized and often present an anatase/rutile mixture. At last, we ve obtained only rutile films with High Power Pulsed Magnetron Sputtering (HPPMS). The structural and optical properties of films obtained by the different plasmas processes are compared, the optimal choice must take into account the kind of application. |
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| Variantes de titre : | Study of properties of titanium oxide thin films deposited by plasma processes (PECVD, DC magnetron sputtering and HPPMS) |
| Bibliographie : | Références bibliographiques |