Analyse et comportements des particules créées dans un plasma radiofréquence basse pression en mélange méthane/azote

Abstract

Ce travail de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation de poudres dans les plasmas radiofréquence basse pression de méthane et méthane-azote. Nous avons étudié le rôle du pourcentage d azote dans le mélange gazeux sur la formation et la structure chimique des particules carbonées. Nous avons analysé l influence du comportement des particules sur les caractéristiques électriques du plasma. Alors que l incorporation d une faible quantité d azote au sein d un plasma de méthane retarde la formation des particules sans modifier leur comportement au sein de la décharge, une plus grande incorporation d azote ([N2]>30%) favorise la création des particules, modifie leur comportement au sein de la décharge et conduit à un phénomène de multi-génération pour les plasmas les plus riches en azote ([N2]>70%). Pour un mélange gazeux particulier de 30%CH4/70%N2, nous avons aussi mis en évidence la présence d instabilités macroscopiques correspondant à un phénomène d interactions électrostatiques entre les nuages de particules en limite de gaine cathodique et anodique. Les phénomènes de multi-générations et d instabilités ont été corrélés avec les variations des caractéristiques électriques du plasma. Différentes techniques d analyses (MEB, FTIR, XPS, EDAX) sont utilisées pour mettre en évidence les modifications de la taille, de la morphologie et de la composition chimique des particules. Ces analyses nous ont permis de mettre en évidence l émergence de liaisons azotées CN (simples, doubles et triples) et NH. Pour des mélanges 10%CH4/90%N2 nous avons mesuré un rapport N/C proche de 0,5. Cette forte incorporation d azote entraîne une graphitisation de la structure des particules.ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF