Chapitre 2 : Téchniques de dépôt :
La pulvérisation cathodique
2.6.6 Croissance cristalline
L'élaboration d'une couche par pulvérisation
cathodique se déroule suivant trois étapes successives. Chaque
étape est préférentiellement influencée par
certains paramètres de dépôt. La première
considère le déplacement des atomes de la cible au substrat.
Cette étape est essentiellement influencée par la pression totale
dans le gaz de pulvérisation et la puissance du magnétron. Les
deux étapes suivantes consistent en l'incorporation des atomes sur le
substrat ou dans la couche et à leur diffusion dans la couche
jusqu'à leur position d'équilibre. Ces deux étapes sont
influencées par l'énergie des atomes incidents et la
température du substrat. Une fois qu'une couche continue est
formée, l'évolution suit son cours jusqu'à la structure
finale suivant le modèle de Movchan et Demchishin (voir Fig.2.14). Ce
modèle, schématisant la relation entre température de
dépôt et microstructure des couches, se divise en trois zones
[90].
Dans la zone I, à basse température, la
mobilité des atomes déposés est réduite et la
structure se forme à partir de la géométrie de surface.
Une structure colonnaire composée de nanocristallites se forme à
partir des nucléis créés sur des défauts. Les
colonnes coniques n'ont que peu de liaisons entre elles.
Dans la zone II, lorsque la température du substrat
augmente, la mobilité des particules adsorbées augmente et la
morphologie structurale se transforme et correspond à la zone T : les
cristallites grossissent et les grains sont de plus en plus serrés pour
former des colonnes de grains (zone II).
La taille des colonnes croît avec la température
et finalement si on augmente encore la température, on arrive à
une recristallisation du composé (zone III).
T1 Température T2
Zone I Zone II Zone III
Métal < 0.3 TM 0.3-0.45 TM > 0.45 TM
Oxyde < 0.26 TM 0.26-0.45 TM > 0.45 TM
Fig. 2. 14 Zones Structurales (Mochvan et
Demchishin)
avec TM (melting temperature) représente la
température de fusion du matériau de la couche : métal ou
oxyde.
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