Від реактивного обприскування до гібридних процесів - Institut de Chimie de Clermont-Ferrand
Реактивне розпилення передбачає розпилення мішені, складеної з елемента, який потрібно викласти в атмосферу, що містить принаймні один реактивний газ. Таким чином, регулюючи швидкість потоку реакційноздатного газу, який реагуватиме із зростаючою плівкою, можна точно контролювати склад нанесеного тонкого шару. Цей прийом досить часто використовується для осадження оксидів (реактивний газ: O2 або H2O) або нітридів (реакційноздатний газ: N2). Однак цей реакційноздатний газ може також реагувати з розпиленою мішенню та модифікувати її поверхню. Саме явище отруєння цілі спричиняє сильну модифікацію роботи процесу. Це явище можна побачити за наявністю гістерезису за низкою параметрів процесу (рисунок нижче).
Двогазове реактивне розпилення: суміш Ar/O2/N2 для осадження оксинітридів
У групі MATEP ми розробили досвід щодо осадження тонких шарів оксинітридів за допомогою реактивного напилення двома реакційноздатними газами. Наприклад, родовища оксинітриду танталу отримують із мішені танталу в газовій суміші Ar/O2/N2.
(зліва) Принцип розпилення двома реакційноздатними газами (праворуч) картографування процесу у випадку розпилення танталу в суміші Ar/O2/N2 (при фіксованій швидкості потоку Ar).
Дотримуючись різних параметрів процесу (зокрема, за допомогою оптичної емісійної спектроскопії), ми можемо складати карти процесів із зазначенням режиму процесу (елементарний режим розпилення, перехід, режим обприскування оксидом або нітридним з'єднанням тощо) відповідно до витрат кисню та азоту вводять. Потім ці різні режими безпосередньо пов'язані з контролем елементного складу оксинітридів. Ці експериментальні результати також порівнюються та краще розуміються завдяки моделюванню процесу за допомогою моделі Берга.
Публікації на цю тему:
Контролювати склад плівок оксинітриду танталу шляхом розпилення мішені танталу в радіочастотній магнетронні плазмі Ar/O2/N2.
А. Буске, Ф. Зубіан, Ж. Сельє, Т. Совадж, Е. Томаселла, плазмові процеси та полімери 10 (11) (2013) 990-998.
Аналіз оптичної емісійної спектроскопії плазми Ar/N2 в реактивному магнетронному розпиленні
А. Буске, Л. Шпінель, Дж. Сельє, Е. Томаселла - плазмові процеси та полімери 6 (S1) (2009) с605-609.
Контроль складу оксинітридів кремнію шляхом імпульсної інжекції реакційноздатного газу
Зовсім недавно, в рамках дії LABEX IMOBs 3, ми працювали над осадженням оксинітриду кремнію шляхом розпилення в атмосфері двома реакційноздатними газами, використовуючи техніку імпульсного впорскування одного з реактивних газів (RGPP = Реактивний імпульсний процес) . З цієї нагоди ми вивчали кінетику явища отруєння ціллю завдяки вимірюванням OES, дозволеним у часі, що дозволило контролювати склад плівок SixOyNz за допомогою застосованих параметрів імпульсу.
(ліворуч) Форма імпульсного впорскування O2, (праворуч) вимірювання, розрізнені за часом, під час імпульсів впорскування O2.
Публікації на цю тему:
Процес пульсуючого розпилення реактивного газу, перспективна техніка для розробки багатошарових нанометричних антивідбивних покриттів оксинітриду кремнію
A Farhaoui, A Bousquet, R Smaali, E Centeno J Cellier, C Bernard, R Rapegno, F Réveret and E Tomasella - J Phys D: Appl Phys - 50 (2017) 015306.
Контроль на місці гібридного процесу: PVD/випаровування для осадження CIGS
У рамках співпраці з IRDEP (Інститутом досліджень та розробок фотоелектричної енергії) ми вивчили їх новий процес гібридного осадження, що поєднує спільне розпилення металевих мішеней та випаровування селену для осадження CIGS як поглинача фотоелектричної комірки. Для оптимального перетворення світла цей шар CIGS повинен мати дуже точний склад. Завдання полягало в контролі над цим складом за допомогою цього нового процесу. Завдяки вимірюванню OES нам вдалося пов'язати склад осаджених плівок, і, наприклад, їх співвідношення Cu/(In + Ga), з інформацією, що міститься в плазмовій фазі. З іншого боку, ми вивчали отруєння мішеней під час випаровування селену, щоб контролювати його включення в плівки.
(зліва) Зв'язок між співвідношенням складу плівок Cu/(In + Ga) із співвідношенням інтенсивності видів, виміряним за допомогою OES (праворуч) дослідження отруєння індієвої мішені виливанням селену.
Публікації на цю тему:
Дослідження температурних та силових впливів на формування тонкої плівки Cu (In, Ga) Se2 під час триступеневого гібридного процесу спільного розпилення/випаровування.
Дж. Посада, М. Джубо, А. Буске, Е. Томаселла, Д. Лінко - Прогрес у фотоелектриці: дослідження та застосування. (DOI: 10.1002/pip.2926) - 2017.
Моніторинг складу Cu (In1-x, Gax) складу Se2 та отруєння цілями методом оптичної емісійної спектроскопії в режимі реального часу під час осадження в процесі гібридного напилення/випаровування.
Дж. Посада, А. Буске, М. Джубо, Д. Лінко, Е. Томаселла - плазмові процеси та полімери - 13 (2016) 997-1007.
Оптична емісійна спектроскопія на місці для кращого контролю гібридного розпилення/випаровування для осадження шарів Cu (In, Ga) Se2.
Дж. Посада, М. Джубо, А. Буске, Е. Томаселла, Даніель Лінко - Тонкі тверді фільми, 582 (2015) 279-283.
Додаткові мікрохвильові джерела для процесу PVD/PECVD - осадження SiCxNy: H
В рамках проекту ANR HD PLASMA у співпраці з PROMES (Перпіньян), IMN (Нант) та IJL (Нансі) ми вивчаємо гібридний процес PVD/PECVD, в якому 4 мікрохвильові джерела пов'язані з радіочастотним розпиленням цілі. Метою є депонування гідрогенізованих карбонітридів кремнію регульованого складу в якості антивідбиваючого та пасиваційного шару для сонячних елементів першого покоління. Для цього ми працюємо над розпиленням кремнієвої мішені в атмосфері Ar/N2/CH4. Джерела мікрохвиль на півдорозі між мішенню і підкладкою дозволяють, з одного боку, збільшити потік іонів, що розпилюють мішень, а з іншого боку, контролювати дисоціацію метану незалежно від розпилення мішені.
Публікації на цю тему:
«SiCN: Н-тонкі плівки, нанесені MW-PECVD з рідким кремнійорганічним попередником: вплив газового співвідношення проти властивостей родовищ» Б. Плюжа, Х. Глена, А. Буске, Л. Фрезе, Дж. Хамон, А. Гулле, Е Томаселла, Е. Ернандес, С. Куоізола, Л. Томас, плазмові процеси та полімери, (doi.org/10.1002/ppap.201900138).
«Склад та оптичні властивості регульованості тонких плівок гідрогенізованого карбонітриду кремнію, осаджених реактивним магнетронним розпиленням» А. Башар, А. Буске, Х. Мехді, Г. Моньє, К. Роберт-Гуме, Л. Томас, М. Бельмахі, А. Goullet, T. Sauvage, E. Tomasella, Applied Surface Science, 444 (2018) 293-302.