MINATEC

Contexte Scientifique
L’élaboration d’un substrat oxyde ou nitrure bi-texturé de haute qualité qui bénéficie des avantages apportés par un support métallique bi-texturé (son faible coût, sa souplesse et sa disponibilité sous forme de très grandes surfaces) est un vrai challenge d’un point de vue tant fondamental qu’appliqué.

Contexte Scientifique
L’élaboration d’un substrat oxyde ou nitrure bi-texturé de haute qualité qui bénéficie des avantages apportés par un support métallique bi-texturé (son faible coût, sa souplesse et sa disponibilité sous forme de très grandes surfaces) est un vrai challenge d’un point de vue tant fondamental qu’appliqué.
Les études sur l’hétéropitaxie ont été jusqu’ici très développées dans le domaine des semiconducteurs. Les développements récents dans la réalisation d’hétérostructures à base de métaux bi-texturés dans le domaine des supraconducteurs ont montré qu’il était dorénavant possible de stabiliser des couples métal/oxyde ayant une qualité quasi monocristalline issue de la bi-texture du substrat (T. Caroff et al. Supercond. Sci. Technol. 21 (2008) 075007).
Par rapport aux techniques d’hétéroépitaxie utilisant des voies d’élaboration physiques très onéreuses (et souvent un empilement complexe de plusieurs couches d’adaptation), nous proposons ici de réaliser des surfaces fonctionnelles et fonctionnalisables par voie chimique et un procédé simple de dépôt, qui donne accès à des surfaces de très grande qualité.
Ce « nouveau type de substrat », qui autorise par la suite le dépôt épitaxial de couches minces fonctionnelles de nature différentes, ouvre la voie à la réalisation entre autres de :

• Capteurs de nature diverses (magnétiques, piézoélectriques, ferroélectriques….) dans lesquels la qualité épitaxiale est indispensable pour en exalter les performances.
• Couches minces épitaxiales ou à texture renforcée requises pour la réalisation de cellules solaires par exemple (dépôts Si, CdTe…)
• Supercapacités, en fournissant une interface métal/isolant de qualité contrôlée.

Travail à effectuer
Le stage portera essentiellement sur la croissance par voie chimique en solution, dite MOD (Metal Organic Decomposition) de couches d’oxyde corrélée à une étape de sélection et d’optimisation de précurseurs moléculaires pour la réalisation de couches minces inorganiques fonctionnelles. Le substrat métallique industriel choisi pour effectuer les dépôts est l’Invar®.
Le procédé de dépôt sera adapté aux exigences des précurseurs. L’étude sera effectuée pour des précurseurs à source unique (Single-Source Precursor) des métaux de transition (Ti, Zr) et des lanthanides (Ce, Sm, Gd). Nous évaluerons, premièrement, l’utilisation de complexes homo-métalliques tels que les carboxylates M[O2CR]n (L1), les carbonates M[O2COR]n (L2), les carbamates M[O2CNRR’]n(L3) et les b-dicetonates M[OCRCHCR’O]n (L4), pour élaborer des couches oxydes épitaxiées par MOD. (S. Daniele et al, Chem Soc. Rev. 11 (2007) 1770)
L’étude de la croissance d’oxyde sur Invar® par MOD consistera à optimiser d’une part les conditions de dépôts, et d’autre part, en tenant compte des précurseurs utilisés, le traitement thermique de pyrolyse et de cristallisation. Pour cela, une étape de caractérisation de couches déposées en termes de structure, microstructure, texture et interface métal/dépôt sera indispensable. Les techniques de caractérisation traditionnelle et rapides tel que le FTIR, la diffraction de rayons X (diffractomètre de texture, RX en température et sous atmosphère contrôlée), le MEB (EBSD), le Raman et l’AFM seront utilisées afin d’établir rapidement la qualité des échantillons élaborés.
Lieu
LMGP – CNRS/Grenoble INP- Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique –
Responsables :
Eirini Sarigiannidou, Carmen Jiménez et François Weiss