La soutenance de thèse d’Olivier ANTONIN, intitulée « Croissance de Diamant Nano – Cristallin (NCD) par procédés plasmas en configuration matricielle de sources élémentaires (MEPS) micro-ondes », se déroulera le vendredi 30 septembre à 09h00 au Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche, EMPA, Thun, Suisse.
Les travaux de thèse ont été réalisés sous la direction de M. Patrice Raynaud (LAPLACE – Groupe SCIPRA) et Thomas Nelis (Berner Fachhochschule – BFH), au sein du groupe ScIPRA.
Membres du Jury :
- Mr Laurent THOMAS, Rapporteur, Professeur Université Perpignan – Laboratoire PROMES CNRS – FRANCE
- Mme Angélique BOUSQUET, Rapportrice, Maitre de Conférence – Institut de chimie – Université de Clermont Ferrand – FRANCE
- Mr Sylvain LECOULTRE, Examinateur, Professeur Berner Fachhochschule (BFH) – Burgdorf – SUISSE
- Mr Louis LATRASSE, Examinateur, Docteur – Plasma R&D Manager – société SAIREM – FRANCE
- Mr Patrice RAYNAUD, Co-directeur de thèse, Directeur de Recherche au CNRS – Laboratoire LAPLACE, – Toulouse – FRANCE
- Mr Thomas NELIS, Co-directeur de thèse, Professeur, Berner Fachhochschule (BFH) – Bienne / Biel – SUISSE
Résumé :
La croissance de diamant sur des matériaux non réfractaires nécessite le développement de procédés innovants capables de couvrir de grandes surfaces tout en optimisant l’apport énergétique. L’objectif principal de cette thèse est d’explorer les possibilités de croissance de diamant nano-cristallin sur des surfaces complexes de métaux non réfractaires ou des structures en 3D à fort rapport d’aspect. La contrainte principale est que le procédé doit respecter une gamme de température < 500°C. Ceci est rendu possible par la mise en œuvre de plasmas générés par des applicateurs micro-onde spécifiques associés en matrice qui permettent d’obtenir des dissociations moléculaires en phase gazeuse à basse densité de puissance (10 Wcm-2) et basse pression (50 Pa). Le plasma microonde a été étudié par sonde de Langmuir et spectrométrie optique d’émission pour des mélanges gazeux constitués de H2, CH4 et de CO2. Les couches de nano-diamants ont été étudiées par Spectrométrie Raman, Microscopies électroniques, spectrométrie photo-électronique X et nanoindentation.
Les résultats montrent l’efficacité des applicateurs micro-ondes pour réaliser la croissance de nano-cristaux de diamants (compositions du mélange gazeux : CH4, H2, CO2). De plus, elles mettent en évidence la possibilité de déposer des NCD sur des couches minces métalliques ainsi que sur des substrats d’acier inoxydable 316-L avec et sans couche d’interface. Ce type de procédé a permis de réaliser des dépôts de NCD uniformes sur des structures 3D très profondes (> 50 µm) gravées dans du silicium (puits, tranchées avec un rapport d’aspect de 1:7). Les propriétés de ces dépôts sont reliées aux paramètres de contrôle du procédé afin, à termes, d’être capable d’optimiser le procédé. Ainsi, a-t’il été mis évidence que l’utilisation d’un réseau matriciel d’applicateurs microondes ponctuels est facilement transposable pour le changement d’échelle. Ceci permet donc d’envisager un transfert de technologie vers une/des application(s) industrielle(s).
Mots clés : diamant, plasma microonde, MWPE-CVD, MEPS, diamant nanocristallin, basse température, structure 3D.
