Etude expérimentale du procédé de pulvérisation réactive cathodique magnétron pulsée haute puissance (HiPIMS) : détermination des flux d'espèces neutres et ionisées et caractérisation de l'influence de leurs énergies sur les propriétés des films de types AIN et TiO2

La these s’inscrit dans la problematique du depot de couches minces en procedes de pulverisation reactive cathodique magnetron continu basse puissance (R-DC) et pulse haute puissance (R-HiPIMS). Le mode reactif consiste a ajouter, dans l’argon, un gaz reactif tels que l’oxygene ou l’azote. Les oxydes et les nitrures ont de tres nombreuses applications industrielles. Neanmoins, les exigences des nouvelles applications necessitent de mieux comprendre, controler et maitriser les processus fondamentaux gouvernant le transport de la matiere pour optimiser ces procedes plasmas. L’objectif principal de cette these est d’etudier le transport des atomes pulverises de titane (Ti) en melange Ar/N2 et d’etablir des correlations avec les proprietes des depots de type TiN. La fluorescence induite par diode laser (resolue en temps dans le cas du procede HiPIMS) a ete developpee pour mesurer les fonctions de distribution en vitesse des atomes neutres Ti a l’etat fondamental en fonction de la pression, de la distance par rapport a la cible et du melange gazeux. Le degre de liberte supplementaire qu'offre la dimension temporelle du plasma HiPIMS a permis de caracteriser leur cinetique de transport en ayant la possibilite de separer les temps caracteristiques des differents processus, et de mettre en evidence trois populations d’atomes (energetique, quasi-thermalisee et thermalisee). Les fonctions de distribution en energie des ions Ti+ ont ete mesurees par spectrometrie de masse et des hypotheses sont proposees pour pouvoir expliquer les quatre populations identifiees. Enfin, les couches minces deposees ont ete analysees par MEB, DRX et microsonde de Castaing.