Date : 2014
Editeur / Publisher : [S.l.] : [s.n.] , 2014
Type : Livre / Book
Type : Thèse / ThesisLangue / Language : français / French
Résumé / Abstract : A l’échelle micro-nanométrique, la fiabilité et la durée de vie des microsystèmes (MEMS),généralement réalisés en silicium, sont fortement affectées par les effets de frottement, d’adhesion, d’usure... L’objectif de ce travail est d’étudier les mécanismes de frottement et d’usure sur des wafers de silicium. Le comportement micro-nanotribologique de monocouches auto-assemblées(SAMs) d’alkyltrichlorosilane, déposées sur des wafers de silicium de différentes orientations cristallographiques – i.e, Si(100), Si(111) et Si(110), a été étudié à l’aide d’un nanotribomètre. Les paramètres modifiés au cours de l’étude sont les suivants : la longueur de la chaîne, les paramètres tribologiques (charge normale, vitesse de glissement, distance de glissement, taux d’humidité relativeet température du substrat) et les propriétés de surface du silicium (orientation cristallographique, topographie). Les résultats expérimentaux montrent que le comportement nanotribologique des monocouches greffées sur des substrat polis est influencé par l’homogénéité du film et la fraction d’aire qu’il couvre. Ces deux paramètres étant contrôlés par le temps d’immersion et l’orientation cristallographique du substrat. La topographie du silicium a également été modifiée de manière à créer des motifs périodiques (microstructure par DRIE). Le comportement tribologique de ces surfaces revêtues d’OTS est contrôlé par les variations des propriétés physico-chimiques des surfaces et la fragilité de la microstructure. Pour s’affranchir des problèmes de fragilité, des motifs structurés à l’échelle nanométrique sont réalisés par nano-impression.
Résumé / Abstract : At micro and nanoscale, fiability and durability of micromechanical devices (MEMS), usually manufactured of silicon, are strongly affected by the friction effects, adhesion, wear... The aim of this work is to study the mechanisms of friction and wear of silicon wafers. Micro/nanotribologicalstudy of self-assembled monolayers (SAMs) derived from n-alkyltrichlorosilanes deposited on siliconwafers displaying various crystallographic orientations – i.e, Si (100), Si (111) and Si (110) – hasbeen conducted using a nanotribometer (ball-on-disc). The parameters that have been varied are: the alkyl chain length, the tribological parameters (normal load, sliding velocity, sliding distance, relative humidity level and substrat’s temperature) and surface characteristics of the silicon substrates (crystallographic orientation, roughness). On smooth silicon substrats, experimental results show that the tribological behaviour of SAMs is control by the film’s homogeneity and the surface coverageof the monolayer in connection with the time immersion and the crystallographic orientation of the substrate. The topography of silicon was also modified by changing the microstructure by DRIE in order to create periodic patterns. The tribological behavior of OTS SAM grafted on micro structured surfaces was controlled by the changes in physico-chemical properties and the fragility of the patterns. To overcome the problems of fragility of these surfaces, patterns at the nanoscale are achieved by nano imprint.