1. Présentation des systèmes de déposition et d’analyse
Pour déposer les couches minces dans le laboratoire, nous utilisons la méthode de pulvérisation cathodique, il existe cependant d’autres méthodes de déposition.
1.1. Les différents principes de déposition des couches minces.
| L’évaporation thermique
Consiste simplement à chauffer par effet Joule (manifestation thermique de la résistance électrique) un matériau qui vaporisé, va se déposer sur un substrat. Le matériau à déposer est placé dans un creuset en tungstène. Cette technique est applicable pour des matériaux dont la température d'évaporation est inférieure à la température de fusion du creuset et qui ne risque pas de s’allier avec celui-ci.
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| Le canon à électrons
Consiste à apporter suffisamment d'énergie sur un matériau à l'aide d'un faisceau d'électrons créé par effet thermoélectrique (chauffage d'un filament) et focalisé grâce à l'action conjuguée d'une différence de potentiel électrique et d'un champ magnétique. | |
La pulvérisation cathodique magnétron
Le système est constitué d'une chambre dans laquelle le vide est effectué et qui est ensuite remplie d'argon (gaz inerte) à basse pression. Dans cette chambre on trouve deux électrodes entre lesquelles une différence de potentiel continu est appliquée: l’anode reliée à la masse et la cathode chargée négativement. Le matériau à déposer, présenté sous forme de plaque circulaire et appelé cible, est fixé à la cathode. Un plasma se produit grâce à la tension électrique ionisant ainsi l’argon. Les ions sont alors attirés par la cathode (négative) et viennent bombarder la cible dont les atomes sont éjectés et vont se déposer sur la surface du substrat. L’ion peut aussi libérer des électrons de la cible qui vont aider à ioniser le gaz. Le champ magnétique produit par les aimants (effet magnétron) piège des électrons dans des configurations de boucles fermées : les trajectoires électroniques s'enroulent autour des lignes de champ magnétique augmentant considérablement les chances d'ioniser un atome de gaz au voisinage de la cathode. Cela entraîne une vitesse de pulvérisation donc de dépôt beaucoup plus grande.
Les principaux paramètres influençant la qualité du dépôt sont la pression et la nature du gaz, la puissance de l'alimentation et la température du substrat.
Illustration n°8: La pulvérisation cathodique magnétron
