Photo-structuration at nanoscale of a composite material doped with magnetic NP: towards magneto-photonic devices

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Nouveau procédé de micro-nanostructuration de couches de nitrure de titane (TiN) par la combinaison d'un sol-gel d'oxide de titane (TiO 2 ) et d'un recuit rapide thermique (RTA)

International audienceLe nitrure de titane (TiN) est communément utilisé pour ses propriétés thermiques, mécaniques, électriques et optiques. Ilest aussi utilisé pour des applications plasmoniques et pour réaliser des métasurfaces offrant des fonctions optiques dans levisible et le proche infrarouge [1]. Ces propriétés plasmoniques combinées aux très bonnes propriétés mécaniques (dureté),thermiques (matériau réfractaire) et chimique [2] font de ce matériau une alternative très prometteuse aux métaux noblescomme l’or ou l’argent pour des applications optiques à haute température ou dans des environnements extrêmes (capteursoptiques, métasurfaces).Les procédés de fabrication de couches de nitrure de titane les plus utilisés sont le dépôt chimique en phase vapeur(CVD) [3] et le dépôt physique en phase vapeur (PVD) [4]. Du fait de leur bonne performance en dureté et de leur résistancethermique élevée, les couches TiN sont difficiles à microstructurer ou à graver directement après leur déposition. Une autreméthode de fabrication de couches TiN est la nitruration d’une couche d’oxyde de titane (TiO2). Cela consiste à chauffer lescouches déposées de TiO2 à haute température (plus de 800°C) pendant plusieurs heures sous gaz d’ammoniac [5]. A cettetempérature la couche de TiO2 va réagir avec l’ammoniac pour former du TiN. Ce procédé est relativement long et nécessitede l’énergie ; Il ne peut en outre, être déployé de manière simple sur tous les types de substrats (selon la forme et leurdimension), ce qui en fait un procédé finalement peu déployé.Dans cette présentation, une nouvelle méthode d’élaboration de couches de TiN micro-nanostructurées à partir d’un sol-gel photo-structurable de TiO2, par recuit thermique rapide (RTA) sera présentée. Ce sol-gel est structurable par lithographieoptique et lithographie par nano-impression (NIL), permettant une production rapide et facile de couches de TiO2 micro-nanostructurées (Figure 1). Ces couches peuvent ensuite être converties en couches de TiN micro-nanostructurées grâce à unprocédé RTA de quelques minutes sous gaz d’ammoniac. Cette présentation introduira ce nouveau processus et les résultatsobtenus. Des résultats préliminaires seront présentés à travers plusieurs démonstrateurs de couches de TiN microstructuréesobtenues à partir de films TiO2 sol-gel structurés par différentes techniques (lithographie optique, nano-impression...). Lescouches produites ont été caractérisées par diffraction au rayons X (DRX), Microscope électronique en transmission (TEM etSTEM), Spectroscopie de perte d'énergie des électrons (EELS), Spectroscopie RAMAN... Les propriétés optiques etélectriques ont aussi été étudiées et une application plasmonique sera présentée

Submicrometric gratings fabrication from photosensitive organo-silica-hafnia thin films elaborated by sol-gel processing

International audienceThe aim of this study is the elaboration of a high index sol-gel material in order to prepare submicrometric grating. The gratings were obtained after few seconds of UV exposure in one step using an organically modified silica-hafnia matrix. The chemical composition of thin films after UV and annealing treatments were studied using Fourier Transform Infrared Spectroscopy and X-Ray Photoelectron Spectroscopy. The study of optical properties revealed that the annealed films are transparent from 200 to 1000 nm and have a refractive index from 1.550 to 1.701 depending on the hafnium concentration

Photostructurable sol-gel material doped with magnetic nanoparticles for magneto-optical applications

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Versatile Zirconium Oxide (ZrO2) Sol-Gel Development for the Micro-Structuring of Various Substrates (Nature and Shape) by Optical and Nano-Imprint Lithography

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Versatile Zirconium Oxide (ZrO2) Sol-Gel Development for the Micro-Structuring of Various Substrates (Nature and Shape) by Optical and Nano-Imprint Lithography

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