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Présentation :

On assiste ces dernières années à un intérêt croissant aux matériaux sous forme de couches minces. Ces derniers voient leurs applications se multiplier et sont présents dans plusieurs domaines technologiques.
En métallurgie et en mécanique, les couches minces sont utilisées pour le revêtement de surfaces dans le but d’augmenter la dureté et comme couche anti-usure (couches minces à base de carbures) et anticorrosion (couches minces à base de nitrures). Les nitrures des métaux sont intensivement utilisés sous forme de films minces dans divers domaines industriels (mécanique, microélectronique, optique, biomédical …). L'évolution des nitrures des quelques métaux tels que Cr, Ti, B, Zr, Hf … vers des matériaux nanostructurés pouvant présenter des caractéristiques spécifiques répondant au mieux aux exigences de certains domaines, attire, depuis des années, de nombreux protagonistes dans les secteurs industriel et de la recherche. L’intérêt scientifique, face à ces nitrures porte essentiellement sur la compréhension des mécanismes apportant des variations des propriétés structurale, mécanique et physico-chimique de ces revêtements. En mico et optoélectronique, les couches minces sont utilisées comme couches actives ou protectrices. La compréhension des propriétés optoélectroniques des oxydes et des phénomènes interfaciaux constitue, très probablement, une des clefs qui permettra d’optimiser la conversion de l’énergie solaire en énergie électrique. Les progrès dans ce domaine nécessitent un meilleur contrôle de la nucléation-croissance des oxydes lors de la réalisation des films minces. L'évolution des nitrures des quelques métaux tels que Cr, Ti, B, Zr, Hf … vers des matériaux nanostructurés pouvant présenter des caractéristiques spécifiques répondant au mieux aux exigences de certains domaines, attire, depuis des années, de nombreux protagonistes dans les secteurs industriel et de la recherche. L’intérêt scientifique, face à ces nitrures porte essentiellement sur la compréhension des mécanismes apportant des variations des propriétés structurale, mécanique et physico chimique de ces revêtements. La compréhension des propriétés opto-électroniques des oxydes transparents TCO et des phénomènes interfaciaux TCO/substrat constitue, très probablement, une des clefs qui permettra d’optimiser la conversion de l’énergie solaire en énergie électrique. Les films minces à base d’oxydes seront réalisés par spray pyrolyse et éventuellement par PVD et leurs propriétés optoélectroniques évaluées en parallèle. Ce procédé de fabrication présente l’avantage d’être aisément transférable à une production de masse à bas coût et peut être adapté à la nature du support (verre, métal, polymère).

Les dépôts envisagés concernent les TCO à base de TiO₂ ou ZnO dopés sur substrats verre, métal, polymères. L'utilisation de PVD autorise la réalisation de films quasi-monocristallins constituant les couches actives et passives de la cellule PV de III^ème génération et de la photo batterie. Néanmoins, la mise au point de films minces en PVD réactive nécessite la compréhension des modes de croissance et passe donc par une étape d'optimisation du plasma et de la configuration magnétique de la cathode. La maîtrise des contraintes permettra de s’affranchir des problèmes d'adhérences et de réaliser des films d’épaisseurs relativement importantes (quelques microns). L’emploi de substrats métalliques (Fe, Co, Ni, Ti) devrait favoriser la croissance d'aiguilles nanostructurés de ZnO. L'optimisation se fera à l’aide de plans d'expériences pour les paramètres de dépôts : Pression, Puissance et Distance inter-électrodes en fonction des substrats. Les dépôts seront caractérisés par Diffraction des RX rasants, HRTEM et XPS. La rugosité de surface devient un paramètre critique, lorsqu’il s’agit de déposer des couches très fines de quelques dizaines de nm. Les morphologies de surface seront donc caractérisées par profilométrie et AFM. Une rugosité maximale de 0.5 à 1.5 nm sera recherchée pour les films déposés. Les revêtements composites électrodéposés connaissent un développement croissant grâce aux propriétés particulières qui leur sont conférées par l’incorporation de particules solides. Dans le présent travail, les dépôts de nickel pur et la codéposition de Ni-SiC en utilisant le bain de chlorure de nickel en présence d'additifs organiques sur des substrats en acier préalablement traités. Des tests de caractérisation tels que, la qualité d’adhérence, la tenue à la corrosion dans NaCl 0,6 M, la microscopie optique, la morphologie par microscopie électronique à balayage, la diffraction par rayons X, la microdureté Vickers, nous permet de conclure que la présence d'additifs organiques a une influence positive directe sur la structure cristalline et la morphologie des dépôts élaborés.