Comparaison des procédés d'ablation par faisceau laser et par faisceau d'électrons pour la croissance de couches minces

Les méthodes de croissance de couches minces dites pulsées présentent certaines spécificités, notamment la présence d'espèces très énergétiques venant se déposer à la surface du substrat. L'ablation laser (PLD) est à ce jour la technique pulsée la plus connue et permet de former des couches minces de composés complexes, et d'oxydes particulièrement. Mais la méthode atteint ses limites dans le cas de cibles de matériaux peu absorbants à la longueur d'onde laser comme les semi-conducteurs à large bande interdite. L'ablation par faisceau pulsé d'électrons (PED) est une technique de croissance encore peu connue et très similaire à la PLD. L'objectif de ce travail est de maîtriser les paramètres de la PED pour obtenir des couches minces présentant un intérêt pour des applications en microélectronique. Chaque étape du processus de dépôt a fait l'objet d'une étude et d'une comparaison avec la PLD. La modélisation de l'interaction électron-matière a permis d'obtenir l'évolution de la température de la cible soumise au bombardement par les électrons. Le plasma d'ablation a été étudié en détail grâce à la spectroscopie d'émission optique et à l'imagerie rapide afin notamment de connaître l'énergie des espèces du plasma. Le matériau choisi pour ce travail est l'oxyde de zinc (ZnO). Des films minces de ZnO ont été formés par PED et l'étude montre que ces couches sont de bonne composition chimique et que la qualité cristalline des couches est équivalente aux films formés par PLD nanoseconde. Ces couches sont transparentes à plus de 80% dans le visible et assez conductrices pour imaginer des applications en tant qu'oxyde transparent conducteurs par exemple.ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF

Optimisation de la croissance de couches minces de composés par ablation laser

Ce travail est consacré à l'optimisation de la croissance de couches minces par ablation laser afin d'éviter le dépôt de gouttelettes sur les films, inconvénient majeur de cette technique. Deux approches ont été envisagées, la première consiste dans l'utilisation d'impulsion laser de très courte durée (100 fs) afin d'éviter la formation du bain fondu à la surface des cibles et la seconde approche, la double ablation laser (ns), permet d'éviter "mécaniquement" le dépôt des gouttelettes émises par les cibles. L'étude a montré que l'éjection des gouttelettes peut se produire lors de l'ablation fs, et que les films ainsi déposés sont formés d'empilement de nanoparticules. La fluence laser et la taille de l'impact laser sur la cible apparaissent comme paramètres clés pour le contrôle de l'éjection des gouttelettes et/ou des nanoparticules. Une étude détaillée du plasma d'ablation et des films formés en fonction de ces deux paramètres a permis de mettre en place des hypothèses sur le mécanisme de formation des nanoparticules. La seconde approche a montré une forte diminution de la densité des gouttelettes. Des films d'AlN et de CuxOy avec une bonne qualité de surface, qualité cristalline et de bonne composition ont été obtenus. Aussi des films de TiC déposés à partir de l'ablation de deux cibles différentes (Ti et C) montrent la possibilité de mélange de deux plasmas différents grâce à cette technique.ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF

Effects of the anisotropy of pulsed energy beam deposition on ZnO thin film properties

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Random lasing correlated with structural properties of ZnO thin films grown by pulsed-laser deposition

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Uniform oxide films by PLD on large dimensions : reality or utopia ?

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Magnetic and magnetotransport properties of ZnxFe3−xO4−y thin films

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Tailoring of c-axis orientation of Nd:ZnO thin films by oblique angle deposition

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Epitaxial Nd:ZnO thin films with inclined c-axis grown on c-cut sapphire substrates

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Epitaxial Nd:ZnO thin films with inclined c-axis grown on c-cut sapphire substrates

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