La soutenance de thèse de Laura CACOT, intitulée « Couplage d’une décharge à barrière diélectrique avec un aérosol pour le dépôt de couches minces (multi)fonctionnelles : rôle de l’injection pulsée de précurseurs », se déroulera le Jeudi 3 Novembre à 9h00 à l’Université de Montréal et par visioconférence rediffusée à 14h (Heure Française) en salle des colloques (3R2 Laplace).
Les travaux de thèse ont été réalisés sous la direction Nicolas Naudé et Richard Clergereaux (Université de Toulouse) et Luc Stafford (Université de Montréal), au sein du groupe SCIPRA.
Membres du Jury :
- Joëlle Margot Présidente du jury Professeure – Université de Montréal
- Françoise Massines Présidente du jury Directrice de recherche – PROMES
- Fiorenza Fanelli Examinatrice externe Directrice de recherche, Univ. of Bari Aldo Moro, Institute of Nanotechnology
- Pierre-Luc Girard-Lauriault Examinateur externe Professeur – McGill university
- Ahmad Hamdan Membres du jury Professeur – Université de Montréal
- Mireille Richard-Plouet Membres du jury Directrice de recherche CNRS – IMN Nantes
- Nicolas Naudé Directeur de recherche Maître de conférences Université Toulouse III – Paul Sabatier
- Luc Stafford Directeur de recherche Professeur – Université de Montréal
- Richard Clergereaux Codirecteur de recherche Directeur de recherche CNRS – Laplace
Résumé :
L’objectif de cette thèse est de réaliser une étude fondamentale de pointe du couplage d’injections pulsées d’aérosols avec une décharge à barrière diélectrique (DBD) à la pression atmosphérique pour le dépôt de films minces (multi)fonctionnels. Dans ce contexte, à partir de mesures électriques et spectroscopiques de la DBD, couplées à la simulation de l’écoulement gazeux, nous avons d’abord étudié la perturbation d’une injection pulsée de gaz sur la stabilité de la décharge. Nous avons observé que le fonctionnement pulsé introduit des changements significatifs dans la composition du gaz dû à des phénomènes de recirculation et de dégazage en amont de la cellule de décharge. Nous avons également examiné les effets d’une injection pulsée de liquide d’un précurseur organosilicié (HMDSO) sur la décharge et les couches minces déposées. Il s’avère que la décharge devient filamentaire et que la vitesse de dépôt est limitée par la quantité d’énergie fournie aux gouttelettes de précurseur, et non par la quantité de précurseur. Dans ces conditions, le dépôt repose sur le chargement des gouttelettes micrométriques par le plasma et leur transport vers le substrat par les forces de Coulomb et de traînée par les neutres. De plus, la morphologie de la couche mince et la fragmentation du précurseur sont fortement liés à la quantité d’énergie fournie par la décharge filamentaire aux gouttelettes d’HMDSO. Alors que des revêtements réticulés et lisses sont obtenus à de faibles énergies comme pour les plasma-polymères standards, des films minces visqueux sont déposés à des énergies plus élevées. Ce dernier matériau est attribué à une polymérisation douce des gouttelettes d’HMDSO. Selon un contrôle judicieux des interactions plasma-gouttelettes, par exemple en variant les paramètres de la décharge comme la fréquence d’excitation, il est possible d’ajuster l’efficacité du dépôt, le degré de polymérisation et la cinétique de formation de poudres. Enfin, nous avons intégré l’ensemble de ces connaissances afin d’explorer le potentiel d’un réacteur-injecteur (permettant l’injection pulsée de précurseurs et de nanoparticules) pour la synthèse de films minces nanocomposites dans les décharges à barrière diélectrique à la pression atmosphérique.
Mots-clés : Décharge à barrière diélectrique, Dépôt à la pression atmosphérique, Injection pulsée de gaz et de précurseurs, Aérosol, Couche mince organosiliciée, Nanocomposite.
