Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Nous concentrons  notre activité sur l'étude de matériaux céramiques oxydes soit binaires AO₂ soit ternaires de type pérovskite ABO₃ en les élaborant par différentes méthodes chimiques :

• synthèse hydrothermale,
• CVD thermique à partir de précurseurs organométalliques,
• CVD assistée par plasma, ce qui permet de réduire le budget thermique et d’envisager des dépôts sur des substrats (comme les polymères) qui ne toléraient pas des chauffages importants.

Les précurseurs utilisés sont développés spécifiquement dans le cadre d’une collaboration bien établie¹ avec un collègue suédois et à défaut d’origine commerciale.

L'idée directrice est de synthétiser des matériaux nanostructurés pour des applications en microélectronique (comme des matériaux diélectriques à forte permittivité ou à transition de phases). Pour ce faire, les paramètres clefs de synthèse sont optimisés de sorte à maîtriser/comprendre la chimie, la structure et la microstructure du matériau pour atteindre les propriétés physiques et/ou optiques visées.

En particulier, dans le cadre d’une collaboration avec la start-up TE-OX², notre activité vise à obtenir la phase (m) de VO₂ qui présente des propriétés de transition de phases dignes d’intérêt, soit sous forme de nanofils (synthèse par voie hydrothermale), soit sous forme de films (synthèse par CVD assistée par plasma).

 

¹ Coll.: V. Kessler (SLU-Uppsala, Suède)

² Coll.: G. Garry et Olga ISHCHENKO (TE-OX  : Start-up dans le domaine des matériaux pour la microélectronique).

 

Cadre : CHARM₃AT (Chimie des Architectures Moléculaires Multifonctionnelles et des MATériaux), au sein de l’axe « Matériaux Activés » et de l’action transversale «Traitements et Assemblages ».

• Elaborées par CVD

Les travaux développés sur zircone nanométrique ont conduit à développer une zircone nano-structurée quadratique d’épaisseur micronique sans aucun dopant.

L'effet de l’application d’une contrainte extérieure, de la température et de la composition (écart à la stœchiométrie) sur la stabilité de la phase quadratique de ZrO₂ a été étudié. L’obtention de telles couches est une étape indispensable à l’étude du comportement des couches de zircone quadratique sous sollicitation thermomécanique (déflexion, DRX en température ou flexion in situ sous MEB).

• Elaborées par oxydation

Il s’agit de couches formées par oxydation naturelle des substrats sous l’effet de l’air, d’un gaz neutre ou additionné de vapeur d’eau. Pour aboutir à la compréhension des mécanismes d’oxydation qui font intervenir des phénomènes diffusionnels, des études de diffusion sont entreprises en parallèle, d’abord sur des monocristaux afin d’obtenir des coefficients de diffusion en volume non entachés d’erreur, puis sur des polycristaux et sur couches pour décrire les mécanismes et déduire les coefficients de diffusion intergranulaire, sur des matériaux modèles comme le nickel (pur ou industriel afin de cerner l’effet des impuretés) ou sur des alliages tels que l’inconel 600, AISI 450.