Soutenance de thèse de Maïmouna Wagane DIOUF

L’objectif scientifique de ce travail de thèse était de proposer des structures de films d’encapsulation améliorées et bon marché, fabriquées par dépôt de couches atomiques (Atomic Layer Deposition, ALD) à basse température. Des oxydes largement utilisés, l'alumine et l'oxyde de titane, ont été étudiés en utilisant des précurseurs chimiques bon marché (triméthyl aluminium – TMA, tetraisopropoxide de titane – TTIP). L'utilisation d’un traitement plasma pour améliorer les propriétés barrière intrinsèques des couches d'oxydes a été proposée et testée sur de l'alumine. L’alumine a été synthétisée à 80°C, en utilisant du TMA et de l’eau (mode thermique) ou du TMA et un plasma d'argon/oxygène (mode plasma-enhanced). Le traitement plasma consiste en une exposition périodique au plasma argon/oxygène durant un dépôt thermique. Il a permis de produire des films présentant de meilleures propriétés barrière que les films déposés en mode thermique pure ou en mode plasma pure. Un effort a été porté sur la compréhension de l’origine de la faible résistance chimique des films en oxyde de titane faits à basse température avec du TTIP. Il a été démontré que la perméabilité de ces films est liée à l’incorporation de ligands du TTIP dans la couche lors des synthèses à basse température. L’utilisation d’un traitement thermique à une température supérieure au seuil de cristallisation du TiO2 (ca. 340°C) s’est révélée efficace pour éliminer les ligands et restaurer la résistance chimique. Lors de recuits à des températures plus faibles, l’élimination des ligands est incomplète. L’étude sur l’oxyde de titane a également montré qu’une large fenêtre d’indices de réfraction peut être obtenue (1,89-2,6) selon les conditions de dépôt et de traitement thermique. Il a également fallu travailler sur les méthodes de caractérisation pour évaluer les propriétés des couches barrières. Une méthode rapide de caractérisation des macro-défauts, déjà utilisée à Encapsulix, a été davantage développée: la décoration des macro-défauts à l'acide sulfurique. Ces travaux constituent une contribution à l'amélioration des propriétés barrière intrinsèques des oxydes utilisés dans les films de type nanolaminés. Mots clés : dépôt de couche atomique, encapsulation, couche barrière, synthèse basse température, oxyde d’aluminium, oxyde de titane

The scientific goal of this work was to propose improved, cost-efficient encapsulation film structures with the use of atomic layer deposition at low temperature. Widely used oxides, alumina and titania, have been investigated with the use of low-cost chemical precursors (trimethyl aluminum – TMA, titanium tetraisopropoxide – TTIP). The use of plasma treatment to improve the intrinsic barrier properties of the oxide layers has been proposed and tested on alumina. Alumina has been synthesized at 80 ° C, using TMA and water (thermal mode) or TMA and an argon / oxygen plasma (plasma-enhanced mode). Plasma treatment consists of periodic exposure to an argon / oxygen plasma during a thermal deposition. It has made it possible to produce films having better barrier properties than films deposited in pure thermal mode or in pure plasma-enhanced mode. An effort has been made on the understanding of the reason for the very low barrier performances of titania made at low-temperature. The permeability of these films has been shown to be related to the incorporation of TTIP ligands into the layer during low-temperature syntheses. The use of heat treatment at a temperature above the crystallization threshold of TiO2 (ca. 340 ° C.) has proved effective in eliminating ligands and restoring chemical resistance. When annealing is done at lower temperatures, the elimination of ligands is incomplete. The titanium oxide study has also shown that a large window of refractive indices can be obtained (1.89-2.6) depending on the deposition and heat treatment conditions. It has been necessary to also work on the characterization methods to evaluate the barrier properties. A rapid method of macro-defects characterization, already used at Encapsulix, has been further developed: defects decoration with sulfuric acid. This work is a valuable contribution to the improvement of the intrinsic barrier properties of the oxides used in nanolaminates for encapsulation.