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Université de Toulouse - Laboratoire Plasmas et Conversion d’Energie

Le contrôle de l’injection d’énergie est un point crucial pour le développement d’un procédé de dépôt de couches minces. En effet, l’énergie de la décharge permettra de dissocier le ou les précurseurs et conduira à la formation d’un dépôt en surface du substrat. Dans le cas d’une décharge filamentaire, l’injection d’énergie est temporellement et spatialement très localisée. La durée d’une micro-décharge est d’environ 10 ns et le diamètre est d’environ 100 mm. La forte densité électronique (10^14 cm^-3) dans la micro-décharge conduit à une forte dissociation du précurseur et à la formation d’une grande quantité de radicaux. Ceci conduit à la formation de trainées visibles sur le substrat qui sont liées à l’écoulement ainsi qu’à la formation d’un dépôt souvent « poudreux » (Figure 1). Au contraire, avec une décharge homogène l’injection d’énergie se fait sur la totalité de l’électrode et sur un temps plus long (typiquement qq 100 ms). Ceci conduit à une dissociation du précurseur plus lente et à la formation d’un dépôt plus dense et plus homogène.

Le contrôle local de l’injection d’énergie dans une décharge à barrière diélectrique (DBD) constitue un défi majeur pour le développement de procédés de dépôt. Cela nécessite une compréhension approfondie des mécanismes à l’origine de la transition vers un régime filamentaire. Des travaux antérieurs, portant sur le développement d’une alimentation en courant optimisant le transfert de puissance et d’un diagnostic électrique innovant à résolution spatiale, ouvrent la voie à un nouveau type de DBD.

L’objectif est de concevoir une DBD composée de plusieurs zones alimentées de manière indépendante, afin de maîtriser la répartition spatiale de l’énergie dans la décharge.

Responsabilités

• Mettre en œuvre et exploiter une électrode reconfigurable, dont les zones pourront être alimentées séparément ou simultanément, selon les besoins du procédé.
• Explorer l’alimentation des zones non plus par une seule source, mais par deux types d’alimentation distincts (source de courant, de tension, pulsée, etc.).
• Pré-initialiser ou générer des espèces réactives dans une zone, puis les utiliser dans une zone adjacente transportées par un flux de gaz.
• Réaliser des caractérisations électriques et/ou optiques de la décharge pour mieux comprendre les mécanismes physiques en jeu.
• Réaliser une électrode fractionnée avec une résolution spatiale élevée et mettre en place un système de commutation avec sa commande pour connecter ou non les différentes zones.
• Travailler en collaboration avec les plateformes du laboratoire et d’autres groupes de recherche.

Ces deux approches permettront, dans un premier temps, de mieux comprendre les mécanismes physiques en jeu.

Qualifications et profils

• Etudiant avec un profil de Physique Appliquée; des connaissances en électronique de puissance et Physique des Plasmas sont un plus.

Funding category: Contrat doctoral

PHD title: Doctorat en Ingénierie des Plasmas

PHD Country: France

Number of offers available 1

Company/Institute Université de Toulouse - Laboratoire Plasmas et Conversion d’Energie

Country France

City Toulouse