Etude structurale de couches minces a-C:H déposées par plasma de méthane à 13.56 MHz : influence des diluants argon et hélium / par Eric Tomasella ; sous la dir. de Daniel Rondot

Résumé / Abstract : Ce travail est consacré à l'étude structurale de couches minces de carbione hydrogéné amorphe déposées par plasma de méthane à 13.56 MHz avec ou non addition de gaz diluants tels que l'argon et l'hélium. La complexité de la technique P.E.C.V.D. rend difficile l'étude des structures des matériaux sans une connaissance préalable de la composition du plasma. Pour ce faire nous avons utilisé la spectrométrie d'émission optique pour suivre l'intensité de la raie Hα de l'hydrogène atomique (représentative de la dissociation du méthane par impact électronique) en fonction de la tension d'autopolarisation (V♭) et de la pression. Nous avons ainsi établi que l'action de l'hélium et de l'argon sur la dissociation du gaz hydrocarboné était peu marquée à 10-2 mbar quelle que soit V♭. Par contre quand la pression augmente et à haute tension d'autopolarisation l'argon provoque une émission de la raie Hα plus intense. L'étude de la structure des dépôts réalisés à 10-2 mbar par des techniques nucléaires (R.B.S., E.R.D.A.) spectroscopiques (Raman, infrarouge) a mis en évidence une diminution de l'hydrogène contenu dans la couche ainsi qu'une augmentation de l'hybridation sp2 du carbone lors de l'augmentation de la tension d'autopolarisation ou lors de l'utilisation des gaz diluants. Ces évolutions ont entraîné une modification des propriétés du matériau se traduisant par une diminution des gazs optiques, des contraintes et un double régime d'évolution des densités.

Résumé / Abstract : This work concerns the structural study of hydrogenated amorphous carbon thin films. Those films are deposited from 13.56 MHz methane plasma. Different gas carriers such as argon and helium have been tested. A good knowledge of the plasma composition is necessary to study the structure of a C:H thin films. For this reason, the plasma properties were determined by optical emission spectroscopy. Atomical hydrogen was monitored by the intensity of the Hα line which is representative of methane dissociation by electronic impact. Bias voltage (V♭) and pressure were studied. We therefore established that at 10-2 mbar helium and argon had low influence on methane dissociation whatever the bias voltage value was. For higher pressures (3.10-2 and 5.10-2 mbar) and for high V♭ the use of argon increases the Hα line intensity. Coatings deposited at 10-2 mbar were studied by nuclear (RBS/ERDA) and spectroscopic methods (IRTF/Raman). The results show a decrease in the hydrogen content of the coatings as well as an increase in the sp2 carbon with both increasing bias voltage and use of carrier gas (argon or helium). In those conditions the properties of the coatings are changed. Our studies showed changes in optical gaps and stresses, as well as the differences in density evolution.