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Synthèse par PECVD et caractérisation de couches minces de TiO2 et de TiSiO pour applications optiques
Cette étude porte sur le dépôt PECVD basse température et la caractérisation structurale et optique de couches minces àbase de dioxyde de titane et de silicium pour applications en optique intégrée.La première partie de ce travail est consacrée à l'étude des couches minces de dioxyde de titane,...
| Auteur principal : | |
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| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Synthèse par PECVD et caractérisation de couches minces de TiO2 et de TiSiO pour applications optiques / Dayu Li; sous la direction de Antoine Goullet |
| Publié : |
2013 |
| Description matérielle : | 1 vol. (173 p.) |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Sciences des matériaux, plasmas et couches minces : Nantes : 2013 |
| Sujets : | |
| Particularités de l'exemplaire : | BU Sciences, Ex. 1 : Titre temporairement indisponible à la communication |
| Résumé : | Cette étude porte sur le dépôt PECVD basse température et la caractérisation structurale et optique de couches minces àbase de dioxyde de titane et de silicium pour applications en optique intégrée.La première partie de ce travail est consacrée à l'étude des couches minces de dioxyde de titane, aux propriétésmodulables en fonction notamment de l'énergie des ions du plasma (15-175 eV). Ainsi, l'augmentation de l'énergie desions lors de la croissance du TiO2 en plasma O2/TIPT (tetraisopropoxyde de titane) permet de passer d'une structurecolonnaire à une structure plus organisée, voire homogène et d'augmenter l'indice effectif de 2,2 à 2,5 (à 633 nm). Cechangement de morphologie s'accompagne d'une transition de la phase anatase vers la phase rutile. L'analyse des filmspar ellipsométrie spectroscopique a permis de confirmer ces résultats et de déterminer leurs propriétés optiques (indicecomplexe, bande interdite optique).Dans une deuxième partie, une nouvelle famille de matériaux est élaborée par utilisation conjointe du TIPT et duHMDSO (hexaméthyldisiloxane), précurseur de Si, dans le plasma. Ces matériaux de mélange d'oxydes, caractérisés parune nouvelle phase Ti-O-Si, sont amorphes et possèdent des qualités morphologiques satisfaisantes (bonne homogénéitéet faible rugosité de surface). Leur indice optique est ajustable en fonction de la proportion de HMDSO dans le plasma,entre celui du SiO2 (1,45) et celui du TiO2 (2,5).Des couches composites, dont la composition offre un compromis entre les caractéristiques morphologiques et la valeurde l'indice optique, ont été choisies pour être incorporées au sein de guides d'ondes ruban, qui ont été caractérisés par laméthode cut-back . This study is devoted to the low temperature PECVD deposition and characterization of structural and optical propertiesof titania-silica based thin films for integrated optics applications.The first part of this work mainly focuses on the study of TiO2 thin films, with tunable properties regarding plasma ionenergy. Thus, an increase of ion energy, from 15 to 175 eV in O2/TTIP (titanium tetraisopropoxide) plasma allows theevolution from a columnar structure to a more organized and even homogeneous structure, and increases the refractiveindex from 2.2 to 2.5 (at 633 nm). This morphological change goes along with the transformation from anatase to rutilephase. Spectroscopic ellipsometry analysis has confirmed these results and lead to the determination of film opticalproperties ( complex index of refraction, optical gap).In the second part, new TiSiO materials are developed thanks to the simultaneous injection of TTIP and HMDSO(hexamethyldisiloxane, used as Si precursor) in the plasma. These mixed oxide layers, characterized by a new Ti-O-Siphase, are amorphous and exhibit a good morphology (homogeneous cross-section and smooth top surface). Therefractive index is also tunable regarding the HMDSO content in plasma, between the one of SiO2 (1 .45) and the one ofTiO2 (2.5).TiSiO colayers which offer a good compromise in terms of optical index value and morphological properties have beenchosen and incorporated into ridge waveguides, and the propagation losses were characterized by the cut-back method. |
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| Variantes de titre : | PECVD synthesis ans characterization of TiO2 and TiSio thin films for integrated optics applications |
| Notes : | Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL)(Le Mans) Partenaire de recherche : Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN) (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Bruno Bêche (Président du jury) ; Agnès Granier, Jean-Pierre Landesman, Michèle Carette (Membre du jury) ; Christophe Vallée, Patrice Raynaud (Rapporteurs) |
| Bibliographie : | Bibliogr. 11 p. |