Plasmas et Couches Minces

Plasmas et Couches Minces (PCM)

L’équipe Plasmas et Couches Minces mène des recherches sur le développement de procédés plasmas froids pour le dépôt et la gravure de matériaux en couches minces. Nos recherches incluent également d’autres procédés physico-chimiques que les plasmas seuls : injection de solution dans un plasma, désalliage chimique. L’étude fine des mécanismes d’interaction plasmas/surfaces, la mise au point de nouveaux procédés plasmas, la mise en œuvre de modélisations numériques multi-échelles en appui de l’activité expérimentale et la caractérisation d’un matériau en vue d’une propriété donnée sont au cœur des activités de l’équipe. La stratégie de recherche de l’équipe est donc basée sur une approche itérative sur ces quatre piliers, ce qui permet l’optimisation de la synthèse ou du traitement d’un matériau à propriétés ciblées.

Ainsi, les projets de recherche développés au sein de l’équipe PCM trouvent leurs applications dans plusieurs secteurs technologiques :

microélectronique, 
micro- et nano-technologie, 
opto-électronique, 
photocatalyse,
capteurs, 
conversion et stockage de l’énergie, 
revêtements et traitements de surface.

Les activités sont structurées selon quatre thématiques de recherche : la gravure, le dépôt de couches minces, la synthèse de nano-objets et nanocomposites qui s’appuient sur une thématique transversale de modélisation.

L’équipe collabore avec des partenaires extérieurs qui disposent des moyens technologiques de microfabrication pour l’intégration des matériaux dans un dispositif.

Les actus de l’équipe

Découvrez toutes les publications de l’équipe PCM sur l’archive nationale HAL.

Je consulte

Réacteurs plasmas basse pression de gravure et de dépôt utilisés par l’équipe

Pulvérisation cathodique réactive (PVD)
• 4 réacteurs de pulvérisation magnétron alimentés DC, RF, IPVD ou HiPIMS
• 1 cluster avec sas et 2 chambres : 1 PECVD/PVD (ICP + 3 cathodes) et 1 chambre PVD 4 cathodes (3’’) + substrat polarisable RF chauffé (max 800°C)
• 1 réacteur avec sas et 3 cathodes magnétron 4’’ (site de La Chantrerie, Polytech)
• 2 réacteurs de pulvérisation cathodique semi-automatisés mutualisés IMN

PECVD
• 1 réacteur ICP de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), avec 3 lignes injection organo-métalliques et 1 système d’injection solution liquide (DLI)

Gravure
• 2 réacteurs ICP chloré, fluoré, hydrocarboné, précurseurs organiques (Alcatel, Nextral)
• Plateforme Optimist, porte-échantillon -180°/+1100°C

Thématiques principales

1. Procédés de gravure par plasma

2. Couches minces

3. Nano-objets et nanocomposites

4. Modélisation PCM

Thématiques inter-équipes

- Modélisation

- Matériaux hybrides

Domaines de compétences et outils

• Procédés plasma froid pour le dépôt de couches minces et de nanocomposites et la gravure plasma
• Procédés couplant plasma et chimie en solution pendant et post-plasma
• Modélisation multi-échelle des procédés plasmas
• Diagnostics des plasmas froids (OES, spectrométrie d’émission optique, spectrométrie de masse, sondes électrostatiques, ellipsométrie spectroscopique in situ)
• Caractérisation des films minces et en particulier : spectroscopie de Photoélectrons X (XPS), microscopies électroniques (MET et MEB) et diffraction des rayons X (DRX)

Projets de recherche en cours (ANR, PEPR, Europe…)

8 ANR, 1 PEPR, 1 CHIPS, 1 projet Marie Skłodowska-Curie Individual Fellow, 1 projet MITI DauMiNEau, 1 projet CIFRE, 1 projet industriel, 1 Junior Talent Nantes Université I-Site NExT, 1 projet LoPALETiN, 1 projet Emergence@CNRS OPERA, 1 prématuration CNRS OrCAP, 1 maturation SATT Elec3d

Projets

Enseignement

En parallèle de leurs activités de recherche, les enseignants-chercheurs de l’IMN sont fortement impliqués dans des missions de formation, dispensant des cours dans divers cursus de licence, master et doctorat. Ils exercent également des fonctions de responsabilité pédagogique au sein de plusieurs parcours de Nantes Université.

Formations

Collaborations académiques et industrielles

LAPLACE Toulouse (PCM), Laboratoire de Chimie de Coordination Toulouse (PCM), CEA LETI / SPAT / LGRA Grenoble (PCM), CEA LETI/DOPT Grenoble (PCM), CEA LIST Saclay (PCM), CEISAM (PCM, MIOPS), LPGP Saclay (PCM), GREMI Orléans (PCM), IEMN Lille (PMN, ST2E, PCM), Institut de Chimie et Procédés pour l’Energie, l’Environnement et la Santé, (ICPEES) (PCM), Institut de Chimie de Clermont Ferrand (PCM), Institut Pascal Clermont- Ferrand (PCM), Institut de recherches sur la catalyse et l’environnement de LYON (IRCELYON) (PCM, MIOPS), IFPEN Solaize (PCM), PROMES Perpignan (PCM), Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (CEMHTI) Orléans, Institut Jean Lamour IJL Nancy, J. Coleman, Trinitry College Dublin (Ireland), Technische Universität Darmstadt, (Germany), Ludwig-Maximilians-University (LMU) (Germany), Leiden Institute of Chemistry (Netherlands), Aristotle University of Thessaloniki, (Greece), LIST, Belvaux, (Luxembourg), Groupe PHARE, Université de Montréal, Université Mohammed 6 Polytechnic UM6P Maroc, Institut Néél (PCM), Japanese-French lAboratory for Semiconductor physics and Technology-JFAST (IRL CNRS, Japan).

Implications dans des sociétés savantes, communautés scientifiques

IRN Nanomatériaux Multifonctionnels Contrôlés (France-Québec), Réseau des Plasmas Froids, GDR EMILI, GDR OXYFUN, GDR RAFALD, GDR CarMANano, Fédération de Recherche de Spectroscopie de Photoémission, SFV, SCF.

L’équipe développe de nombreuses collaborations industrielles.