ANNEXE 4 – LES VOIES NON-CONVENTIONNELLES...
357
chaud, une couche mince vitreuse se forme à partir des produits de réaction. Si le substrat est froid, le dépôt est une suie dont le frittage est
réalisé par un chauffage ultérieur. Il existe trois types de méthodes pour
réaliser les dépôts réactifs :
– La pulvérisation cathodique réactive qui se distingue de la simple
pulvérisation cathodique par l’ajout à l’argon d’un gaz réactif comme
l’oxygène. Des couches de silice vitreuse sont ainsi couramment obtenues avec une cible en silicium.
– L’évaporation « flash », procédé par lequel on produit dans une enceinte des vapeurs qui, par l’action d’un décharge électrique, se décomposent ou réagissent entre elles. Des couches de silicium sont
déposées par cette méthode en utilisant la décomposition du gaz
silane SiH 4 , notamment pour les applications photovoltaïques.
– Le dépôt chimique à partir de vapeurs ou de plasmas (Chemical
Vapor Deposition ou CVD) qui consiste à provoquer, en mélangeant
des vapeurs, une réaction en phase gazeuse à proximité d’une paroi.
Selon le procédé, la chaleur est apportée par une flamme ou par
la paroi elle-même. On obtient de cette manière une suie de silice
vitreuse ultra pure par hydrolyse du chlorure de silicium
SiCl 4 + 2 H 2 O → SiO 2 + 4 HCl
ou par son oxydation :
SiCl 4 + O 2 → SiO 2 + 2 Cl 2 .
Ces réactions sont largement utilisées dans l’industrie des fibres optiques. Pour débarrasser la suie de verre des impuretés sous forme d’OH,
on la traite par des gaz comme SOCl 2 ou un mélange de chlore et d’hélium.
3. Formation d’un verre par polycondensation :
le procédé sol-gel
Dans les procédés conventionnels d’élaboration des verres, les matières
premières sont des cristaux qu’il faut porter à la température élevée
du liquidus pour obtenir la structure désordonnée du liquide puis du
verre. Depuis 1980 les chercheurs consacrent beaucoup d’études au procédé sol-gel qui offre la perspective d’obtenir un verre sans recourir à
ces hautes températures. Cette méthode décrite pour la première fois en
1845 [4] repose sur des réactions apparentées à la polycondensation par
laquelle deux molécules se combinent avec élimination d’une molécule
d’eau formant ainsi le motif élémentaire d’une macromolécule. Dans le
357
chaud, une couche mince vitreuse se forme à partir des produits de réaction. Si le substrat est froid, le dépôt est une suie dont le frittage est
réalisé par un chauffage ultérieur. Il existe trois types de méthodes pour
réaliser les dépôts réactifs :
– La pulvérisation cathodique réactive qui se distingue de la simple
pulvérisation cathodique par l’ajout à l’argon d’un gaz réactif comme
l’oxygène. Des couches de silice vitreuse sont ainsi couramment obtenues avec une cible en silicium.
– L’évaporation « flash », procédé par lequel on produit dans une enceinte des vapeurs qui, par l’action d’un décharge électrique, se décomposent ou réagissent entre elles. Des couches de silicium sont
déposées par cette méthode en utilisant la décomposition du gaz
silane SiH 4 , notamment pour les applications photovoltaïques.
– Le dépôt chimique à partir de vapeurs ou de plasmas (Chemical
Vapor Deposition ou CVD) qui consiste à provoquer, en mélangeant
des vapeurs, une réaction en phase gazeuse à proximité d’une paroi.
Selon le procédé, la chaleur est apportée par une flamme ou par
la paroi elle-même. On obtient de cette manière une suie de silice
vitreuse ultra pure par hydrolyse du chlorure de silicium
SiCl 4 + 2 H 2 O → SiO 2 + 4 HCl
ou par son oxydation :
SiCl 4 + O 2 → SiO 2 + 2 Cl 2 .
Ces réactions sont largement utilisées dans l’industrie des fibres optiques. Pour débarrasser la suie de verre des impuretés sous forme d’OH,
on la traite par des gaz comme SOCl 2 ou un mélange de chlore et d’hélium.
3. Formation d’un verre par polycondensation :
le procédé sol-gel
Dans les procédés conventionnels d’élaboration des verres, les matières
premières sont des cristaux qu’il faut porter à la température élevée
du liquidus pour obtenir la structure désordonnée du liquide puis du
verre. Depuis 1980 les chercheurs consacrent beaucoup d’études au procédé sol-gel qui offre la perspective d’obtenir un verre sans recourir à
ces hautes températures. Cette méthode décrite pour la première fois en
1845 [4] repose sur des réactions apparentées à la polycondensation par
laquelle deux molécules se combinent avec élimination d’une molécule
d’eau formant ainsi le motif élémentaire d’une macromolécule. Dans le