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Modélisation de Films Minces

Modélisation de Films Minces

Cependant, nous avons constaté au cours de notre étude que les modèles limites obtenus pour les films courbés sont non seulement plus généraux, mais aussi dans certains cas, assez différ[r]

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Effets cinétique et chimique lors des premiers stades de croissance de films minces métalliques : compréhension multi-échelle par une approche expérimentale et modélisation numérique

Effets cinétique et chimique lors des premiers stades de croissance de films minces métalliques : compréhension multi-échelle par une approche expérimentale et modélisation numérique

Ainsi le couplage mod´elisation et suivi in situ constitue une approche multi-´echelle originale qui sera utilis´ee tout au long de ce manuscrit. Les ph´enom`enes de croissance ainsi que les diff´erents stades caract´eristiques du mode adopt´e, et ce quel que soit le mat´eriau d´epos´e, pourront ˆetre identifi´es. En effet, la mesure de courbure, permettant un suivi des contraintes, identifie certains m´ecanismes typiques de croissance (formation d’ˆılots, coalescence, continuit´e, etc.). La mesure de r´esistivit´e quant `a elle, par la d´etection d’un chemin de conduction, indique un autre stade particulier de croissance : la percolation. On note ´egalement que cette mesure exp´erimentale est sensible au changement de phase cris- talline pouvant survenir en cours de croissance. La r´eflectivit´e et la diffraction des rayons X viennent compl´eter ce dernier point par une identification des phases en pr´esence, de la texture et de la rugosit´e de surface. Cette derni`ere propri´et´e des films minces est ´egalement examin´ee par r´eflectivit´e optique. Enfin, une simulation kMC, mod´elisant des syst`emes depuis les premiers atomes d´epos´es vers une structure microm´etrique, fournit un diagnos- tic des m´ecanismes ´el´ementaires prenant place `a l’´echelle atomique en cours de croissance.
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Effet de la pression sur le phénomène de cloquage des films minces

Effet de la pression sur le phénomène de cloquage des films minces

1.3 Modélisation dans le cadre de Föppl-von Karman Dans cette partie, les résultats expérimentaux obtenus précédemment pour les rides sont confrontés avec la théorie de la déformation des plaques minces de Föppl-von Karman. Ce for- malisme est bien adapté à l’étude du flambage pour lequel un fort déplacement vertical du film est observé. En effet, la théorie de Föppl-von Karman prend en compte les termes non linéaires de la déformation caractérisant les fortes flexions à la différence des modèles plus classiques décrivant le gonflement pur d’un film [ 39 ]. Le lecteur peut se référer au livre "Theory of Elasti- city" de Landau et Lifchitz, pour une description complète de cette théorie [ 40 ]. On considère un film mince d’épaisseur h constante suffisamment faible comparée aux autres dimensions du problème, sur un substrat rigide semi-infini (voir Figure ( 1.8 ) pour les axes). Le film mince est initialement délaminé sur une distance 2b. Les paramètres représentant la variation du champ de déplacement pour un film cloqué par rapport à l’état plan de référence sont notés u, v et w selon les axes (Ox), (Oy) et (Oz). Les composantes du tenseur de déformation sont notées  ij . Au cour du flambage, le déplacement hors-plan (selon l’axe Oz) étant beaucoup plus im-
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Modélisation du transport électronique et de l'accumulation de la charge dans les isolants en couches minces

Modélisation du transport électronique et de l'accumulation de la charge dans les isolants en couches minces

Mots-clefs : microélectronique, fiabilité, modélisation, matériaux diélectriques, contraintes électriques, accumulation de charges, caractérisations, analyses physiques Abstract : Dielectric materials can be found in numerous devices in microelectronics. They can be subjected to significant electrical stress, which impacts their lifetime. Indeed, this electrical stress can lead to dielectric breakdown or modify the component performances by charge storage. In this work, several characterization methods and physical analysis have been used in order to study the samples and identify mechanisms involved in charge transport in silicon nitride thin films. Then a simulation code has been developed to model charge transport phenomena in insulators. This model takes into account tunnel and thermal effects in the dielectric and at the dielectric-metal interfaces. The temporal and spatial evolution of physical quantities (currents, charge, electric field) in the dielectric film are calculated. Measurement results on capacitive components can be obtained thanks to simulations. This simulation tool allows testing dielectric materials according to capacitive component reliability. It may be used to define optimal properties for materials depending on applications or to assist in device design in microelectronics.
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Films minces d'oxydes à grande permittivité pour la nanoélectronique : organisation structurale et chimique et propriétés diélectriques

Films minces d'oxydes à grande permittivité pour la nanoélectronique : organisation structurale et chimique et propriétés diélectriques

variation significative des signaux de la matrice (ZrO 2 , ZrO, LaO) n’est observée après recuit, nous pouvons déduire que la concentration du germanium est bien inférieure à 1-2%. En effet, une concentration en germanium supérieure à cette valeur impliquerait une modification de la composition de la matrice et par conséquent des variations fortes de la distribution d’ions secondaires. La présence de germanium dans ces films n'a pas été mise en évidence en EELS du fait du seuil de détection du germanium limité à environ 5%. Cependant, ce résultat est cohérent avec le fait que nous avions observé une profondeur de pénétration du germanium dans le film plus importante dans le film recuit par rapport au film brut d’élaboration. Si l'on suppose que le germanium dans la couche provient d'une consommation du substrat, ce résultat permet aussi de comprendre la modification de la rugosité de surface du germanium mise en évidence en MEHR dans les films recuits. Le processus de consommation du substrat est très certainement le résultat de l'oxydation du substrat en cours de recuit qui conduit à la formation de GeO 2 et de sa décomposition consécutive par interaction avec le germanium du
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Effets des additifs organiques sur les propriétés de films minces granulaires de Co-Cu

Effets des additifs organiques sur les propriétés de films minces granulaires de Co-Cu

115 contenant la thiourée, la surface de l’échantillon apparait comme inhomogène présentant des grains distribués aléatoirement sur la surface. Afin de quantifier cette étude morphologique, les valeurs de la rugosité de surface connue par l’abréviation anglaise "Root Mean Square" (RMS), sont rassemblées dans le tableau V.1. Ces valeurs indiquent clairement une rugosité plus faible pour les échantillons obtenus en présence des additifs par rapport à celle des échantillons obtenus dans un bain sans additif (ceci quelque soit la nature de l’additif). Cette évolution a été déjà constatée dan la littérature lors de l’étude de l’influence des additifs sur la morphologie des films minces [1, 7]. En effet, pour le film élaboré sans le bain A, la valeur de RMS est de l’ordre de 147.13 nm. Cette RMS est passée à 11.44 nm pour le bain B (citrate), et à 69.29 nm pour le bain C, réduisant ainsi la rugosité d’un facteur de 12 et de 2 dans les deux derniers bains, respectivement. Cette différence de rugosité est due à la nature de l’additif qui, par son mode de complexation, des ions Cu 2+ et Co 2+ influence énormément la croissance du cristal.
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Développement de techniques de fabrication et caractérisation d’alliages de palladium en films minces pour la purification de l’hydrogène.

Développement de techniques de fabrication et caractérisation d’alliages de palladium en films minces pour la purification de l’hydrogène.

La PLD est une technique singulière pour la fabrication de films métalliques. Dans notre application, cette technique combine a priori des possibilités intéressantes. Tout d’abord, nous cherchons à fabriquer des alliages PdM et PdCuM, sans contraintes sur le choix de M. La grande diversité des matériaux qu’il est possible de déposer par PLD ne restreint aucunement notre choix d’un troisième élément. De plus, afin de mesurer les propriétés de ces films pour l’absorption et la diffusion de l’hydrogène, nous avons besoin d’une bonne homogénéité et de l’assurance qu’un bon mélange entre les atomes se fait, quelle que soit la nature de ces atomes et leurs concentrations. L’énergie élevée des ions dans le plasma semble aider à une bonne homogénéité. De surcroit, il est nécessaire que chaque film possède des propriétés morphologiques et structurales similaires pour une meilleure comparaison lors des études subséquentes visant à déterminer leur comportement en présence d’hydrogène. Idéalement, une faible rugosité de surface et une grande densité sont souhaitées. Encore une fois, tout semble indiquer que la PLD pourrait remplir ces exigences. Finalement, de grandes gammes de composition devront être explorées avec rapidité dans plusieurs alliages ternaires, car nous voulons étudier l’effet de leur structure cristalline et de leur composition. Encore une fois, la PLD semble proposer des alternatives de choix par la déposition homogène de films minces, rapides à fabriquer sur de larges gammes de composition.
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Analyse graphique de mesures d'électrogravimétrie en régime dynamique pour des films minces électroactifs

Analyse graphique de mesures d'électrogravimétrie en régime dynamique pour des films minces électroactifs

Comme la figure 3 le montre, cette fonction théorique présente également trois points caractéristiques : quand la fréquence tendant à l’infini 1st, à zéro 2nd et quand la partie imaginai[r]

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Films minces épitaxiés de chrome pour l'électronique de spin : propriétés de volume et d'interface

Films minces épitaxiés de chrome pour l'électronique de spin : propriétés de volume et d'interface

Chapitre 6 Caractérisation magnétique des couches Un élément central de ce travail est l’étude du magnétisme du Cr en couches minces. Contrairement aux cas des matériaux ferromagnétiques où l’ordre magnétique peut être fa- cilement examiné par des mesures de magnétométrie (par effet Kerr, VSM ou SQUID), sa caractérisation dans des matériaux antiferromagnétiques est beaucoup plus délicate. La tech- nique principale adaptée à l’étude d’un ordre antiferromagnétique est la diffraction de neu- trons. Nous verrons néanmoins que son utilisation pour des films minces est complexe (faible intensité du signal, logistique de la mesure) et ne peut en aucun cas fournir une caractérisa- tion systématique. Des méthodes d’étude indirecte de la phase magnétique peuvent alors être employées : la diffraction par rayonnement synchrotron qui offre une résolution bien meilleure (pour le vecteur de propagation) mais qui nécessite également une logistique importante. Des mesures de transport sur les couches apportent beaucoup moins d’information mais ont l’avan- tage de pouvoir être effectuées de manière routinière. Nous présenterons dans cette partie les spécificités de chaque technique et leur apport pour nos travaux.
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Contribution à l'étude des films minces SiOxNy nanostructurés destinés à des empilements antireflets

Contribution à l'étude des films minces SiOxNy nanostructurés destinés à des empilements antireflets

Le but de mon travail de recherche a été d’une part, de contrôler le procédé d’élaboration des couches minces de nitrure et d'oxyde de silicium par pulvérisation cathodique réactive à [r]

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Cage de résonance à base de films minces transparents et conducteurs de nanotubes de carbone

Cage de résonance à base de films minces transparents et conducteurs de nanotubes de carbone

Les résultats en spectroscopie de plasmon de surface d'or montent que la structure qui consiste à déposer la couche diélectrique entre deux films minces de NTCMP ne permet pas d'abou[r]

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Films minces de dioxyde de titane déposés sur titane par mocvd : microstructure et biocomptabilité

Films minces de dioxyde de titane déposés sur titane par mocvd : microstructure et biocomptabilité

Le problème le plus souvent abordé dans l'étude des biomatériaux est celui de la réponse de l’organisme aux implants. Cette réponse n’est pas toujours favorable à cause des nombreux problèmes qui peuvent apparaître après l’implantation d'un matériau. Les métaux et les alliages métalliques implantables, recouverts de leur couche d’oxyde naturel épaisse de quelques nanomètres, sont connus pour être bio-inertes. Si l'on prend le cas du titane, il n'est pas facile de développer des liaisons chimiques avec le tissu environnant après implantation : la surface du titane manifeste peu de bioactivité in vivo. Pour éliminer cet inconvénient, la bio-ingénierie se propose de modifier la surface des implants, puisque c'est sur sa surface que se produisent les interactions entre un solide et son environnement et les réactions qui en résultent. Une des solutions les plus remarquables proposées pour répondre aux applications recherchées du couple revêtement - substrat est la fabrication de films minces dont les propriétés peuvent être très différentes de celles du substrat. Dans le cas de biomatériaux, cette couche mince doit à la fois résister mécaniquement, protéger le substrat contre la corrosion par les liquides physiologiques et être compatible avec les tissus biologiques, voire favoriser leur croissance suivant la fonction recherchée.
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Propriétés magnéto-optiques des films minces de Fe déposés sur Ir(001)

Propriétés magnéto-optiques des films minces de Fe déposés sur Ir(001)

Pour mettre en évidence cette structure, nous avons effectué une optimisation de l’énergie totale du système en fonction de la distance entre le deuxième et le troisième plan de Fer. L[r]

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Synthèse de cristaux photoniques modulables à partir de films minces d’hydrogel stimulables

Synthèse de cristaux photoniques modulables à partir de films minces d’hydrogel stimulables

95 Chapitre V Cristaux photoniques stimulables 2D Dans les chapitres précédents nous avons montré que les films de pNIPAM synthétisés par chimie CLAG peuvent être utilisés pour réaliser des miroirs de Bragg thermo- stimulables à grande amplitude de décalage spectral. Dans ce chapitre, nous cherchons à démontrer que le pNIPAM synthétisé par chimie CLAG est également un très bon candidat pour la conception de réseaux stimulables. Dans un premier temps, nous développons notre stratégie à partir d’un démonstrateur structuré au niveau macroscopique. Nous montrons ainsi qu’il est possible de contrôler spatialement le dépôt de polymère ainsi que son taux de réticulation. En effet, le contrôle local de l’épaisseur déposée et de l’amplitude de gonflement sont deux paramètres clés dans la réalisation de cristaux photoniques bidimensionnels. Puis, nous développons la réalisation et l’utilisation de masques de photolithographie, méthode utilisée pour réaliser les microstructures. Nous étudions le gonflement de motifs microscopiques d’hydrogel de pNIPAM à grande amplitude de déformation. En effet, le déconfinement d’un motif d’hydrogel par rapport à un film fin de grande surface ne rend plus négligeable les effets de bord. Nous étudions donc l’influence de cet effet de déconfinement sur l’hydrogel dans ses différents états et ses avantages pour les réseaux. Enfin, nous analyserons les propriétés optiques modulables obtenues avec de tels dispositifs et les perspectives ouvertes par cette voie de synthèse.
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Synthèse, structure électronique et comportement sous irradiation aux ions de films minces de phases MAX

Synthèse, structure électronique et comportement sous irradiation aux ions de films minces de phases MAX

disposées en cluster, orientées vers le haut et focalisées sur le substrat situé à 17 cm, pour une désorientation de 25° par rapport à la normale, tel que représenté sur la figure II.7. Deux de ces cathodes sont alimentées par des générateurs continus DC, et une en radiofréquence (RF). La position de l’aimant central situé à l’arrière des cibles est également modifiable. Ainsi lorsque ce dernier est éloigné de la cible, les lignes de champ magnétique s’ouvrent et peuvent atteindre le substrat (cf. figure II.8 (b)). Il s’agit alors d’un mode décompensé, par opposition au mode compensé où les lignes de champ sont fermées. Il est également possible d’apporter de l’énergie au dépôt en cours de croissance en appliquant un potentiel négatif, ou "polarisation", au substrat. Ce potentiel varie de quelques volts à quelques dizaines de volts et permet notamment de favoriser la mobilité des atomes qui se déposent sur la surface du film en cours de croissance et de diminuer la température de synthèse d’une phase donnée. Sa valeur peut être imposée arbitrairement, mais ne doit cependant pas être trop élevée (typiquement ≤ 30 V) au risque de favoriser la désorption de certains éléments, de modifier la microstructure du film en cours de croissance via des phénomènes de mise sous contrainte par implantation ionique ou même de repulvériser le film en cours de croissance [40, 69, 70]. C’est notamment ce phénomène de modification de surface qui sera utilisé pour le nettoyage de surface de couches tampon de TiN par pulvérisation (tension de polarisation de 90 V en présence d’un plasma d’Argon) avant le dépôt du film proprement dit. Par ailleurs, l’anode peut aussi être fixée à la masse ou alors laissée au potentiel flottant, le substrat prenant alors une valeur de potentiel ( ∼ 10 V) due aux espèces chargées qui viennent à son voisinage avant de se condenser à sa surface. Il s’explique par la différence de mobilité des électrons et des ions du plasma, ce qui engendre une arrivée massive d’électrons sur le substrat. Réciproquement le plasma prend un potentiel positif à cause d’une majorité de cations. De manière générale, le substrat ne doit pas être placé à un potentiel positif pour éviter un flux important d’électrons conduisant à son échauffement et à une distribution de courant non uniforme à sa surface. Dans la majorité des études portant sur la synthèse de films minces de phase MAX, le substrat est placé en potentiel flottant.
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Étude des phases dans des films minces d'oxyde de structure pérovskite en microscopie électronique en transmission

Étude des phases dans des films minces d'oxyde de structure pérovskite en microscopie électronique en transmission

sein de l’unité mixte de physique CNRS/Thales (UMR137) par ablation laser (Pulsed Laser Deposition - PLD). L’ablation laser consiste en la pulvérisation d’une ou plusieurs cibles irradiées par un faisceau laser focalisé ; la matière arrachée à la cible se dépose alors sur un substrat placé en face. Elle a été utilisée dès 1965 par H. M. Smith et A. F. Turner pour la préparation de semi-conducteurs et des couches minces diélectriques [ 1 ]. Deux atouts majeurs de cette technique de croissance sont sa vitesse de dépôts élevées (0,1 nm/impulsion, fréquence (varie entre 1 à 10 Hz)) et la possibilité de trans- férer très fidèlement la stoechiométrie de la cible ablatée [ 2 , 3 ]. Plus récemment cette technique s’est donc révélée comme étant l’une des plus prometteuses pour la forma- tion d’hétérostructures à base d’oxydes complexes ( YBa 2 Cu 3 O 7−δ supraconducteur à
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Modélisation des cellules solaires tandem à couches minces et à haut rendement

Modélisation des cellules solaires tandem à couches minces et à haut rendement

CONCLUSION GENERALE Dans ce travail, nous avons effectué une simulation des structures à couches minces en hétérostructure à base de GaInP/GaAs et du tandem monolithique à base d’une cel[r]

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en
                                                                    fr

en fr Highly oriented conducting polythiophene films for thermoelectric applications Films minces de polythiophènes orientés et conducteurs pour applications en thermoélectricité

polymer orientation. The applied temperature helps to melt the alkyl side chains which imparts some plasticity to the film that can be easily aligned. Figure 1.14. A) UV-Vis polarized optical absorbance spectra of an oriented P3HT thin film (17.2 kDa). Parallel and perpendicular absorbance are shown in the figure. B) & D) High-resolution TEM image and electron diffraction pattern of as-rubbed P3HT thin films (17.2 kDa). C) Evolution of the dichroic ratio for rubbed P3HT films of different molecular weights. E) Schematic illustration of edge on to face-on transformation during rubbing. All films were aligned at room temperature. Reproduced from (49)
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Etude de l'auto-organisation de films minces de copolymères diblocs en vue d'applications pour la microélectronique

Etude de l'auto-organisation de films minces de copolymères diblocs en vue d'applications pour la microélectronique

Introduction générale La réduction des dimensions des dispositifs MOS, qui atteindra ses limites dans 15 à 20 ans, devient de plus en plus difficile et les technologies classiques, notamment la lithographie optique et la gravure, ne permettront vraisemblablement pas de fabriquer des objets discrets, de faibles dimensions, organisés dans un réseau dense parfait. A titre d’exemple, la course à la miniaturisation des cellules DRAM prévoit une demi-distance de 22 nm entre deux points de mémoire en 2017. A l’heure actuelle, il existe bien des techniques de nanofabrication (l’e-beam, le Dip Pen Lithography…) permettant d’atteindre ou d’aller au- delà de telles échelles. Cependant, ces techniques ne peuvent pas être utilisées en production car la réplication des motifs à l’échelle d’une plaquette de 200 mm conduirait à des cadences faibles. L’utilisation de films de copolymère à blocs (BCP) pourrait permettre, pour des d’applications bien spécifiques nécessitant des objets en forte densité ( ∼ 10 11 /cm²) sur des plaquettes de 200 mm, de surmonter les difficultés intrinsèques à la lithographie optique. Cette technique, peu coûteuse, compatible avec la technologie silicium puisque basée sur l’auto-organisation de chaînes polymères permet d’obtenir des motifs réguliers dont les dimensions ne peuvent pas être atteintes par la lithographie optique.
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Étude des défauts bidimensionnels à base d'hélium dans le silicium - Application au transfert de films minces

Étude des défauts bidimensionnels à base d'hélium dans le silicium - Application au transfert de films minces

Keywords: Helium/Hydrogen implantation, silicon, platelet defects, TEM, elasticity, implantation-induced stress Résumé Le procédé Smart Cut TM , utilisé pour le transfert de films minces sur substrat est basé sur la fissuration du silicium. La propagation des fissures est initiée à partir de défauts bidimensionnels induits par implantation d’hydrogène, les « H-platelets ». Des études précédentes ont montré que la fissuration du Si peut également être obtenue à partir de défauts nommés « He-plates » qui ont la particularité d’avoir un diamètre dix fois supérieur. L’objectif de ce travail était d’étudier la formation de ces défauts et leur évolution sous flux d’hydrogène jusqu’à la propagation des fissures. Dans une première partie, la formation des « He-plates » a été étudiée pour différentes orientations de substrats et discutée par rapport à la contrainte compressive bi-axiale induite par l’implantation. Les résultats montrent que les mécanismes qui gouvernent la formation des « He-plates » sont les mêmes que pour les « H-platelets ». Dans une seconde partie, l’évolution des « He-plates » en présence d’H a été étudiée en utilisant une approche expérimentale originale qui couple implantations d’hydrogène et observations par microscopie électronique en transmission. Les expériences montrent que la croissance des « He-plates » est gouvernée par la diffusion de l’hydrogène qui dépend de la température et du taux d’endommagement. Enfin, leur croissance est décrite à l’aide d’un modèle cinétique et, leur coalescence a été analysée en relation avec un modèle élastique. La propagation rectiligne de fissures à partir de ces précurseurs offre des perspectives intéressantes pour une utilisation industrielle.
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