Influence du débit en O 2

La technique RGPP permet d’élaborer une très grande gamme de compositions chimiques entre un métal et son oxyde. Pour se faire, des pulses très courts sont injectés sur

une période T modulable. Avec ce principe, des couches de cfc-TiO⁸ ont déjà été élaborées

dans la même enceinte de dépôt utilisée pour cette thèse. Réaliser une couche de WO par la méthode de gaz pulsé reste donc possible. Mais nous pouvons nous poser la question suivante : Est-ce que produire une couche en mode de gaz réactif pulsé produira une couche WO de même nature que celles dont nous avons fait l’observation dans le chapitre IV ? En effet, la détermination de la nature de cette couche a été conjointement basée sur les résultats de microscopie et de relevés tension/pression. Selon ces dernières observations, à une tension pouvait correspondre une composition. Or, en mode pulsé ou simplement réactif, tant que la tension cible sature avec l’injection d’oxygène (tension cible à son maximum), le dépôt sera

composé de l’oxyde le plus stables (WO₃ et TiO₂). Bien qu’engendrant des phénomènes non

linéaires, la pulvérisation réactive non pulsée semble plus adéquate pour entreprendre des premières expériences afin d’obtenir une tension stable au cours du temps pour la relier à la composition.

De ce fait, moduler le débit d’oxygène injecté au cours du temps semble être une étude intéressante à mener afin de créer des couches d’échantillons témoins composées de WO et de

TiO. Ainsi, un débit d’O2 de 10 et 20 sccm a été utilisé pour produire respectivement des

couches de WO3 et de TiO2. Il reste donc une marge de manœuvre pour élaborer ces couches

témoins déficientes en oxygène (WO et TiO) en réduisant le débit d’oxygène. Des études

EELS plus approfondies ayant été menées pour les multicouches WO/W/WO/WO3, la suite va

s’attacher aux systèmes tungstène.

Un premier test a été lancé sur un échantillon multicouche avec de très fines couches métalliques utilisées pour séparer les couches d’oxydes produites avec différents débits

d’oxygène (argon constant). Cette technique permet d’analyser l’influence du débit d’O2 sur

la composition de la couche d’oxyde en ne préparant et n’analysant qu’un seul échantillon. L’analyse EDX menée avec le MET sur cet échantillon révèle des résultats intéressants. En

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effet, le débit a été modulé de 1 à 10 sccm et pourtant seules les couches produites avec 1 sccm de débit présentent une différence de composition (Fig. VI.1).

Figure VI.1. Variation de l’épaisseur d’oxyde déposée en fonction du débit d’oxygène injecté avec annotation des stœchiométries relevées par EDX.

En effet, la proportion atomique d’oxygène chute de 75 à 66 % at. en passant d’un débit

de 4 à 1 sccm. Les couches d’oxydes élaborées avec 2 sccm d’O2 présentant une proportion

atomique en oxygène de 72 % at., celles-ci sont considérées en première approximation

comme étant du WO3. De plus, l’étude MET haute résolution révèle que toutes les couches

d’oxydes déposées sont amorphes quel que soit le débit d’O2 injecté.

En premier lieu, ces résultats sont en accord avec les compositions relevées dans le chapitre IV pour les couches d’oxydes. Ensuite, il est intéressant de relever que les couches

d’oxydes WO3 peuvent être déposées deux fois plus rapidement en gardant leur

stœchiométrie. Cependant, des tests de densité devraient être réalisés afin de comprendre ce phénomène. En effet, soit la pression de pulvérisation joue un grand rôle sur la vitesse de dépôt (comme supposé dans le Chap. IV. §. V.3.), soit la densité de la couche déposée change en fonction du débit d’oxygène. Toutefois, en ce qui concerne la composition, il convient de noter que les courbes de tension peuvent à nouveau expliquer les résultats EDX obtenus (Fig. VI.2).

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Figure VI.2. Relevés de tension et de pression en fonction du temps et du débit d’oxygène.

Dans ces relevés de tension, on peut constater que la valeur moyenne de la ddp entre la cible et le substrat est constante de 10 à 4 sccm puisque la cible est saturée en oxygène. Elle passe d’une valeur de 425 à 415 V quand le débit est réduit de 4 à 2 sccm. Ces 10 V pourraient expliquer la faible variation de composition relevée plus haut. Toutefois, cette

valeur moyenne de tension chute à 385 V quand le débit d’O₂ n’est que de 1 sccm. Il faut

donc une différence de 40 V afin de changer la stœchiométrie et passer de WO₃ à WO₂. Si on

extrapole ces résultats, on peut constater qu’il faut bien une différence de 120 V pour passer

d’une pulvérisation métallique (W) à celle d’un composé WO3 (cf. Chap. III. §. I.3.). La

composition W₃O pourrait donc se situer autour d’une tension de 320 ± 5 V. Mais il convient

de constater la limite de cette étude de l’influence du débit d’oxygène sur la composition puisqu’on atteint le débit minimum injectable avec précision pour une valeur de 1 sccm d’oxygène.

Toutefois, avant de clôturer cette étude, il semble intéressant de noter que le débit de gaz réactif influence la valeur moyenne de tension du mode de pulvérisation métallique puisque celle-ci passe d’une valeur de 330 à 305 V au cours du dépôt. Ce point mériterait

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donc aussi une étude afin de compléter les connaissances sur la relation structures nanométriques/conditions opératoires de la technique de dépôt RGPP. Enfin, une étude des

autres systèmes (Ti/TiO_x et Ta/TaO_x) reste à être développée puisqu’elle permettrait de

valider ces précédentes hypothèses comme des résultats.