<
Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Synthèse, Propriétés & Modélisation des Matériaux - SP2M

Surfaces et couches minces fonctionnelles

Notre groupe est composé d’une directrice de recherche (Marie-Geneviève Barthés-Labrousse), de deux professeurs (Clotilde Berdin, Vincent Ji), de quatre maîtres de conférences (Michel Andrieux (HDR), Séverine Le Moal, Corinne Legros, Nathalie Prud’homme), d’un assistant ingénieur (Patrick Ribot) et de quatre étudiants en thèse (Josiane Djuibje-Dzumgam, Guillaume Zumpicchia, Ning Li).

 


(Michel Andrieux, Corinne Legros, Nathalie Prud’homme, Patrick Ribot)

De nouveaux matériaux en couches minces à microstructure et à structure contrôlée sont développés afin de mettre en adéquation les microstructures et les structures obtenues avec les propriétés recherchées. En service, ces films sont optimisés, notamment en terme de tenue mécanique ce qui passe par la compréhension de leurs stabilités structurale et mécanique.

Films nanométriques

 

La zircone et les perovskites ABO3 font partie des matériaux envisageables pour réaliser les transistors ou condensateurs de demain. Des couches de zircone à nanostructure contrôlée ont été développées à l'aide d’un réacteur de dépôt chimique en phase vapeur (MOCVD) industriel installé au laboratoire. Dans des conditions expérimentales particulières, des films de zircone quadratique arborent un comportement isolant intéressant (e=30) et sont réalisables sur des surfaces et des tranchées.

 

 

Structure moléculaire
de Sr2Ti2(thd)4(OiBu)8

De la même manière, la peroskite SrTiO3 a été réalisée sur substrat planaire par MOCVD à partir de précurseur unique stable "multi-cation" (Sr2Ti2(OiPr)8(thd)4) réglant ainsi à l'avance la stœchiométrie en cations. Ces nouveaux précurseurs originaux présentent des ligands plus stables mais leur "fenêtre" de stabilité est restreinte et leur complexité engendre des réactions en phase homogène ou à la surface du substrat. Des mesures électriques prometteuses (e=72) sont obtenues.

 

Films micrométriques


  • Elaborées par CVD

Les travaux développés sur zircone nanométrique ont conduit à développer une zircone nano-structurée quadratique d’épaisseur micronique sans aucun dopant.
L'effet de l’application d’une contrainte extérieure, de la température et de la composition (écart à la stœchiométrie) sur la stabilité de la phase quadratique de ZrO2 a été étudié. L’obtention de telles couches est une étape indispensable à l’étude du comportement des couches de zircone quadratique sous sollicitation thermomécanique (déflexion, DRX en température ou flexion in situ sous MEB).

  • Elaborées par oxydation

Il s’agit de couches formées par oxydation naturelle des substrats sous l’effet de l’air, d’un gaz neutre ou additionné de vapeur d’eau. Pour aboutir à la compréhension des mécanismes d’oxydation qui font intervenir des phénomènes diffusionnels, des études de diffusion sont entreprises en parallèle, d’abord sur des monocristaux afin d’obtenir des coefficients de diffusion en volume non entachés d’erreur, puis sur des polycristaux et sur couches pour décrire les mécanismes et déduire les coefficients de diffusion intergranulaire, sur des matériaux modèles comme le nickel (pur ou industriel afin de cerner l’effet des impuretés) ou sur des alliages tels que l’inconel 600, AISI 450.

Ni-NiO