Nouvelle fabrication de couches minces et technologie d'évaluation
Les films minces, ou couches de matériaux d'une épaisseur à l'échelle nanométrique, sont devenus très courants récemment, surtout dans les secteurs de l'électronique et des revêtements de protection. Les couches minces d'oxyde sont devenues un élément clé de l'industrie électronique en raison de leurs capacités uniques à supporter des tensions plus élevées que l'électronique à base de silicium, de leur stabilité à des températures supérieures, de leur transparence (imaginez une électronique transparente) et de leur qualité écologique. Des chercheurs européens se sont employés à mettre au point un nouveau procédé de dépôt par couches minces rentable, flexible et durable par le biais du financement du projet 3D-DEMO. Il existe plusieurs techniques de dépôt par couches minces, mais produire en masse des oxydes multi-composants en utilisant une seule étape de modélisation tridimensionnelle (3D) durant la phase de déposition est actuellement impossible, bien que primordial pour concevoir les dispositifs du futur. L'équipe de chercheurs a mis au point un procédé de dépôt par couches minces au moyen de l'épitaxie par faisceaux chimiques (CBE) pour obtenir une modélisation 3D en une seule étape. Les résultats ont été comparés au dépôt par laser pulsé (PLD), un procédé qui permet une croissance rapide et fiable des couches minces, mais en plus petites quantités. Par ailleurs, les chercheurs ont procédé à une modification de la microscopie optique à balayage en champ proche (NSOM), à savoir une interférométrie hétérodyne NSOM (H-NSOM) pour faciliter l'étude de la modélisation et de l'uniformité optique. La réalisation de couches minces métalliques par PLD a présenté un problème de comportement électromagnétique et de surfaces rugueuses et instables à hautes températures, entraînant des fissures. Par contre, la réalisation de couches minces de niobate de lithium (LiNbO3) orienté 101 par CBE et déposées sur de l'oxyde de magnésium (MgO) a donné un résultat plus lisse et un dépôt à des températures plus basses, démontrant la supériorité du procédé CBE. Les guides d'onde, un type spécial de lignes de transmission électromagnétique, ont fait partie des systèmes testés. En outre, afin d'adapter avec succès le procédé CBE à la fabrication, les chercheurs ont appliqué la modification H-NSOM pour une meilleure définition des propriétés spectrales des guides d'onde à base de couches minces LiNbO3/MgO. Globalement, le projet 3D-DEMO a permis de mettre au point une nouvelle technologie pour la modélisation 3D en une seule étape des oxydes en couches minces ainsi que des méthodes de microscopie optique destinées à l'évaluation des propriétés spectrales des couches minces. L'exploitation des résultats pourrait avoir un impact important sur l'industrie européenne des dispositifs électroniques, en réduisant les coûts et en améliorant les capacités de production de masse.