Couches minces de carbone amorphe dopées et alliées par des métaux : élaboration par ablation laser femtoseconde et caractérisations
Institution:
Saint-EtienneDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The work presented in this thesis consisted to show the potentialities and the flexibility of the femtosecond laser deposition to synthesize nano-structured metal (Me) incorporated amorphous carbon thin films (a-C:Me). The aim of this work was also to investigate the structure and the physical properties of these nanocomposite films by various complementary film characterizations, including spectroscopy and microscopy techniques. The metals selected, regarding of their chemical affinities with carbon, are nickel and tantalum. The first chapter is a “ state of the art “ about the different compositions of carbon, specifically amorphous carbons. The second chapter describes the experimental procedure used to deposit and to characterized metal-carbon based thin films. The third chapter present the analytical charcterizations' results of the a-C :Ni and a-C :Ta films, with a metal concentration range within 0. 5 and 15 at. %. The influence of the metal nature and concentration on the structure and properties of the films has been highlighted. The physical properties of these coatings are investigated on the chapter 4. The last chapter is a synthetic discussion allowing to correlate their microstucture and their physical properties. The ability of femtosecond pulsed laser deposition to synthetize nanocomposite carbon-based films and to control their nanostructure is showed. This work purpose an interdisciplinary approach coupling elaboration and characterization, oriented in a systematic search of pluryfonctionnality of surface and thin films
Abstract FR:
Le travail présenté dans ce manuscrit a consisté à mettre en avant les potentialités et la flexibilité de l'ablation laser en mode femtoseconde pour le dépôt de couches minces nanostructurées de carbone ta-C dopé ou allié par des métaux. L'objectif a également été de mettre en avant les apports de cette technique sur les propriétés morpho-structurales et physiques de ce type de couches minces en confrontant une large gamme de techniques d'analyses spectroscopiques et microscopiques complémentaires, rarement réunies de la sorte. Les métaux sélectionnés ont été le nickel et le tantale de part leur différence d'affinité chimique avec le carbone. Le premier chapitre est un rappel sur les différentes variétés de carbone et les différentes techniques d'élaboration existantes pour la synthèse de couches minces à base de carbone. Le deuxième chapitre décrit le protocole expérimental mis en place pour la réalisation des ta-C dopés/ alliés. Le chapitre 3 présente les résultats des analyses morpho-structurales des couches ta-C en fonction du métal incorporé et de sa teneur atomique comprise entre 0,5% at. Et 15% at. Les propriétés physiques de ces couches minces sont abordées au chapitre 4. Le dernier chapitre est une discussion synthétique permettant de corréler certaines caractéristiques microstructurales avec les propriétés physiques étudiées. L'intérêt de l'ablation laser en mode femtoseconde pour la synthèse de couches minces nanostructurées est démontré. Ce travail propose une démarche interdisciplinaire couplant élaboration et caractérisations, orientée vers une recherche systématique de plurifonctionnalité des surfaces et des couches mince