Couche Mince

Une couche mince (thin film) est un revêtement dont l’épaisseur peut varier de quelques couche atomique (ALD) à une dizaine de micromètres. Ces revêtements modifient les propriétés du substrat sur lesquels ils sont déposés. Ils sont principalement utilisés :

• Dans la fabrication de composés électroniques, cellules photovoltaïque ; pour leur propriété isolante ou conductrice
• Dans la fabrication des outils coupants ; propriété mécanique, de résistance à l’usure, à la corrosion, barrière thermique
• Pour leur propriétés optiques ; revêtement décoratif ou anti-reflet

Sommaire 1 Fabrication d'une couche mince 2 Caractérisation de la couche mince 3 Voir aussi 3.1 Article connexe

Fabrication d'une couche mince

Revêtements Galvaniques

La première méthode pour fabriquer des couches minces fut par voie humide : une réaction chimique entre une solution et le substrat. Un exemple célèbre est le miroir d'argent : réduction d'ions Ag⁺ (par exemple solution de nitrate d'argent AgNO₃) par des sucres.

Revêtements PVD (dépôt physique en phase vapeur).

Cette famille fait partie des dépôts sous vide. Les couches sont formées par la condensation de matière préalablement évaporée. L’évaporation du matériel source peut être d’origine thermique, du a un bombardement d’électron. Grâce à cette méthode, on peut déposer des métaux, des alliages ou des céramiques.

Revêtements CVD (dépots chimique en phase vapeur)

Cette famille fait partie des dépôts sous vide. Les couches sont formées par la condensation de gaz qui réagissent ou se décomposent à la surface du substrat

Caractérisation de la couche mince

Un des problèmes est d'estimer l'épaisseur de la couche mince. Si elle laisse passer la lumière, on peut utiliser des méthodes interférométriques (franges d'interférence entre les rayons réfléchis sur la surface de la couche et ceux réfléchis à l'interface couche mince-substrat).

Voir l'article détaillé Interférence par une couche mince.

Lorsque cela s'y prête, on peut utiliser les rayons X :

• par diffractométrie de rayons X :
  • méthode dite de « réflectométrie », similaire aux interférence des ondes lumineuses ; on voit des oscillations du signal lorsque l'on déplace le détecteur ;
  • méthode par incidence rasante : on fait balayer le détecteur autour d'un pic caractéristique du substrat (si celui-ci est cristallisé), pour une incidence des rayons X donnée ; on augmente l'incidence, et lorsque l'on voit apparaître le pic, la loi de Beer-Lambert permet d'estimer l'épaisseur de la couche ;
• par spectrométrie de fluorescence X : soit on mesure l'absorption d'une raie émise par le substrat, soit on mesure l'intensité d'une raie émise par la couche mince ; cette méthode peut aussi permettre de déterminer la composition chimique de la couche

Pour avoir des informations sur la texture de la couche mince en surface, on peut utiliser la microscopie électronique à balayage. Cette technique permet d'avoir des images de la surface et de profil. On obtient ainsi l'épaisseur mais aussi des renseignements sur la micro-structure.

Toutes les autres propriétés physiques de la couche peuvent être utilisées : résistance, masse (on mesure la différence de masse entre le substrat nu et la pièce après dépôt)…

Voir aussi

Article connexe

• Appareil de mesure d'épaisseur de revêtement

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