Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La technologie HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering) représente une avancée majeure en matière de dépôts physiques de films minces fonctionnels en phase vapeur (Physical Vapor Deposition). Dans un premier temps, un bref rappel de la pulvérisation cathodique magnétron conventionnelle est effectué. En second lieu, la technologie HiPIMS est présentée schématiquement en abordant notamment les difficultés de génération et de mesure des impulsions. Sont abordées également des méthodes de simulation et de conception de champs magnétiques appliquées aux dispositifs de pulvérisation magnétron. Au final, deux cas particuliers d'application de cette technologie sont exposés : la croissance de films de dioxyde de titane et de trioxyde de tungstène.
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HiPIMS technology (High Power Impulse Magnetron Sputtering) represents a major advance in the field of physical vapor deposition. This article commences with a brief review of how the conventional magnetron sputtering is performed. The HiPIMS technology is then presented schematically and the issue of generating and measuring pulses is presented. Methods for the simulation and design of magnetic fields applied to devices of magnetron sputtering are also provided. The article concludes by providing two particular application cases of this technology: the growth of titanium dioxide and tungsten trioxide films.
Auteur(s)
-
Matthieu MICHIELS : Ingénieur électronicien, assistant de recherche au sein du laboratoire de chimie des interactions Plasma Surface (ChiPS). Materia Nova, Centre de Recherche, Mons, Belgique
-
Stephanos KONSTANTINIDIS : Chercheur qualifié du FNRS, université de Mons, laboratoire de chimie des interactions Plasma Surface (ChiPS), Mons, Belgique
-
Rony SNYDERS : Professeur, université de Mons, laboratoire de chimie des interactions Plasma Surface (ChiPS) Mons, Belgique
INTRODUCTION
La technologie HiPIMS, high power impulse magnetron sputtering, représente une avancée majeure en matière de dépôts physiques de films minces fonctionnels en phase vapeur (physical vapor deposition).
Dans un premier temps, nous ferons un bref rappel de la pulvérisation cathodique magnétron conventionnelle.
En second lieu, la technologie HiPIMS sera présentée schématiquement en abordant notamment les difficultés de génération et de mesure des impulsions. Nous présenterons également des méthodes de simulation et de conception de champs magnétiques appliquées aux dispositifs de pulvérisation magnétron.
Finalement, deux cas particuliers d’application de cette technologie seront abordés : la croissance de films de dioxyde de titane et de trioxyde de tungstène.
The High Power Impulse Magnetron Sputtering technology is a remarkable advance in the field of Physical Vapor Deposition (PVD).
First, we will talk about the conventional magnetron sputtering.
Secondly, the HiPIMS technology will be presented schematically in order to highlight the difficulties to create and measure high power impulses. The simulation of the cathode magnetic field will be also emphasized in this article.
Finally, two particular cases of applications will be presented, the growth of titanium oxide thin films and tungsten oxide thin films.
HiPIMS – HPPMS – plasma – magnétron – simulation – films minces
HiPIMS – HPPMS – plasma – magnetron – simulation – thin films
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
thin films | plasma | HiPIMS | HPPMS | Magnetron | Simulation
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Conclusion5. Exemples d’applications
5.1 Dioxyde de titane
Selon les conditions de pression et de température, le dioxyde de titane massif cristallise sous la forme anatase, brookite ou rutile. La formation des différentes phases de TiO2 est obtenue principalement en fonction de la quantité d’énergie apportée. L’anatase étant formé à des températures plus basses que le brookite et le rutile.
Le dioxyde de titane, sous sa forme anatase, est un composé chimique couramment utilisé dans l’industrie sous forme de pigment. On en retrouve dans les peintures en agent opacifiant, les papiers, les plastiques, les résines. Ce composé possède une activité photocatalytique bien connue. Mais le dioxyde de titane est aussi synthétisé sous la forme de films minces par technologie magnétron sur des substrats comme l’acier, le verre ou les plastiques.
Le brookite a été rarement utilisé de par sa difficulté de préparation. Les applications potentielles sont encore mal connues à l’heure actuelle. Néanmoins, le dépôt de TiO2 sous la forme brookite permettrait la réalisation de nouvelles cellules solaires ou de nouveaux capteurs chimiques .
Le rutile est la forme stable à des températures élevées, supérieures à 700 °C.
C’est dans le cadre du développement de couches nanométriques d’oxyde de titane cristallisé que la technique HiPIMS s’avère être une technique de premier choix. En effet, dans le cas de l’HiPIMS, l’intensité des pointes de courant influence la transition du régime métallique vers le régime empoisonné . Lorsque le débit du gaz réactif, l’oxygène introduit dans la chambre de dépôt, devient suffisant, une transition apparaît, marquée par le changement...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BELMONTE (T.) - Dépôts chimiques à partir d’une phase gazeuse - Techniques de l’ingénieur, [M 1 660] (2010).
-
(2) - HELMERSSON (U.) - Ionized physical vapor deposition (IPVD) : a review of technology and applications - Thin Solid Films, 513, p. 1-24 (2006).
-
(3) - DE POUCQUES (L.) - Comparison of the ionization efficiency in a microwave and a radio-frequency assisted magnetron discharge - Surfaces & Coatings Technology, 200, 800-803 (2005).
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(4) - LOGAN (J.) - R.F. diode sputtering - Thin Solid Films, 188, 307-321 (1990).
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(5) - SAFI (I.) - Recent aspects concerning DC reactive magnetron sputtering of thin films : a review - Surface and Coatings Technology, 127, p. 203-219 (2000).
-
(6) - SOMKHUNTHOT (W.) - Bipolar pulsed-DC power supply for magnetron sputtering and thin...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
La mesure de courant en milieu industriel
ANNEXES
Materia Nova : http://www.materianova.be (page consultée le 14 août 2012)
HAUT DE PAGE
Dépôt par pulvérisation cathodique magnétron en régime impulsionnel avec préionisation EP 1 580 298 A1.
Pulsed Magnetron sputtering deposition with preionization US 2007/0034498 A1.
HAUT DE PAGE
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