Thèse de Doctorat 2016-19 (Andreas Jamnig)

LInking Growth dynamics with Atomistic process and stress generation during MEtal-on-iNsulaTor vapor deposition

Le projet vise à une meilleure compréhension des mécanismes atomistiques qui gouvernent l’évolution de la morphologie de films minces métalliques lors de leur croissance sur substrat isolant (système Metal-on-insulator) et d’établir une corrélation entre ces mécanismes et le développement de contraintes. A cette fin, les objectifs visés sont les suivants

Obj.1 : Etablir l’influence de la mobilité atomique et du profil temporel du flux de vapeur sur la dynamique de la croissance, depuis l’étape de nucléation jusqu’à la formation d’une couche continue

Obj.2 : Etudier l’influence de l’énergie déposée sur la dynamique de la croissance et l’évolution des contraintes (génération et relaxation)

Obj.3 : A partir des résultats précédents, identifier les mécanismes atomistiques qui gouvernent l’évolution morphologique de la croissance de systèmes MOI et extraire des données quantitatives (énergie d’activation, coefficient de diffusion, etc…

Obj.3 : Etablir une corrélation entre mécanismes de croissance, topologie de surface et évolution de contraintes

La stratégie de recherche poursuivie s’appuie sur le protocole expérimental suivant

  • Dépôt de couches minces par technique PVD employant un flux continu (pulvérisation magnétron) ou pulsé d’espèces métalliques (high power impulse magnetron sputtering –HIPIMS).
  • Utilisation de diagnostics in situ à la croissance et temps réel (ellipsométrie, résistivité 4 pointes, réflectivité optique différentielle, courbure du susbtrat) pour étudier et établir l’influence des conditions de dépôts sur les effets d’échelle qui régissent les grandeurs caractéristique intrinsèque à la croissance en îlots (qperc, qcont) la rugosité de surface et l’évolution des contraintes.
  • Caractérisation de la morphologie des films déposés par des analyses/observations ex situ (AFM, MET) afin de compléter et corroborer les observations in situ

Différents systèmes métalliques seront étudiés (Ag, Au, Cu et Pd) en tant que systèmes modèles et représentatifs de la croissance MOI, et couvrant une large gamme de mobilité atomique.

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