CHAPITRE 6 - MÉTHODES DE PRÉPARATION DES SURFACES
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Les fluences sont plus faibles que dans l’implantation directe
à
1 0 ions.cm-2).
Le brassage afférent à ces méthodes athermiques empêche l’apparition de
toute interface nette, et la zone de transition peut couvrir plusieurs dizaines de
nm d’où une excellente a d h é r e n ~ e ( ~ I ( ’ ~ ~ ( ’
Il.
Selon le cas, il est possible de réaliser des revêtements épais (jusqu’à
quelques pm) avec des concentrations superficielles de 100 % qui ne peuvent
être obtenues par implantation directe.
Le mixage ionique (ion mixing ou ion beam mixing) est u n procédé séquentiel
consistant en u n prédépôt suivi d’un bombardement ionique. Cette méthode permet d‘obtenir une concentration dions implantés dépassant la limite imposée
par le sputtering.
Le mixage ionique dynamique (ion beam assisted deposition - IBAD)
consiste en un dépôt d u n film mince avec bombardement ionique simultané.
Comme le film déposé est continuellement brassé pendant le dépôt, l’énergie des
ions peut être faible (100 à 1 O00 eV). Cette technique favorise la formation d’une
structure fine (revêtements denses dans lesquels les contraintes sont bien
contrôlées). Le mixage dynamique est un bon moyen de contrôler séparément les
variables dans tous les procédés pour lesquels le bombardement par un flux
énergétique donne u n effet bénéfique.
Sur la figure 6.7 on compare ces différents procédés en termes d’épaisseur
maximum possible et de temps de traitement, avec le PVD, dépôt physique en
phase vapeur (physical vapor deposition) qui est traité dans la section 4 de ce
chapitre : le mixage dynamique devrait se développer en raison de sa compétitivité et de son aptitude à réaliser des microstructures intéressantes.
Une autre variante possible est l’évaporation sous faisceau puise d‘ions
(pulsed ion beam euaporation - PIBE) qui est une méthode de dépôt de films analogue à l’ablation laser (voir section suivante), par utilisation d’un faisceau pulsé,
répétitif et intense pour provoquer une évaporation flash d u n e cible et le dépôt
sur le substrat. Comme pour l’ablation laser, il est possible de déposer rapidement des films qui reproduisent la composition de la cible avec le bénéfice d’une
énergie de couplage plus élevée.
(9) Lilienfeld D.A., Hung L.S. et Mayer J.W., Ion Beam Mixing : Amorphous, Crystalline
and Quasycristalline Phases, Bull. Mater. Res. Soc. XII (2) (1987) 31-39.
( I O ) Rossnagel S.M. et Cuomo J.J., Ion-Beam-Assisted Deposition and Synthesis, Bull.
Mater. Res. Soc. XII (2) (1987) 40-49.
( I 1) Smidt F.A. et Hubler G.K., Recent advances in ion beam modification of metals, Nucl.
instrum. Methods Phys. Res. B 80/81 (1993) 207-216.
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Les fluences sont plus faibles que dans l’implantation directe
à
1 0 ions.cm-2).
Le brassage afférent à ces méthodes athermiques empêche l’apparition de
toute interface nette, et la zone de transition peut couvrir plusieurs dizaines de
nm d’où une excellente a d h é r e n ~ e ( ~ I ( ’ ~ ~ ( ’
Il.
Selon le cas, il est possible de réaliser des revêtements épais (jusqu’à
quelques pm) avec des concentrations superficielles de 100 % qui ne peuvent
être obtenues par implantation directe.
Le mixage ionique (ion mixing ou ion beam mixing) est u n procédé séquentiel
consistant en u n prédépôt suivi d’un bombardement ionique. Cette méthode permet d‘obtenir une concentration dions implantés dépassant la limite imposée
par le sputtering.
Le mixage ionique dynamique (ion beam assisted deposition - IBAD)
consiste en un dépôt d u n film mince avec bombardement ionique simultané.
Comme le film déposé est continuellement brassé pendant le dépôt, l’énergie des
ions peut être faible (100 à 1 O00 eV). Cette technique favorise la formation d’une
structure fine (revêtements denses dans lesquels les contraintes sont bien
contrôlées). Le mixage dynamique est un bon moyen de contrôler séparément les
variables dans tous les procédés pour lesquels le bombardement par un flux
énergétique donne u n effet bénéfique.
Sur la figure 6.7 on compare ces différents procédés en termes d’épaisseur
maximum possible et de temps de traitement, avec le PVD, dépôt physique en
phase vapeur (physical vapor deposition) qui est traité dans la section 4 de ce
chapitre : le mixage dynamique devrait se développer en raison de sa compétitivité et de son aptitude à réaliser des microstructures intéressantes.
Une autre variante possible est l’évaporation sous faisceau puise d‘ions
(pulsed ion beam euaporation - PIBE) qui est une méthode de dépôt de films analogue à l’ablation laser (voir section suivante), par utilisation d’un faisceau pulsé,
répétitif et intense pour provoquer une évaporation flash d u n e cible et le dépôt
sur le substrat. Comme pour l’ablation laser, il est possible de déposer rapidement des films qui reproduisent la composition de la cible avec le bénéfice d’une
énergie de couplage plus élevée.
(9) Lilienfeld D.A., Hung L.S. et Mayer J.W., Ion Beam Mixing : Amorphous, Crystalline
and Quasycristalline Phases, Bull. Mater. Res. Soc. XII (2) (1987) 31-39.
( I O ) Rossnagel S.M. et Cuomo J.J., Ion-Beam-Assisted Deposition and Synthesis, Bull.
Mater. Res. Soc. XII (2) (1987) 40-49.
( I 1) Smidt F.A. et Hubler G.K., Recent advances in ion beam modification of metals, Nucl.
instrum. Methods Phys. Res. B 80/81 (1993) 207-216.