Collage et adhérence de particules dans le domaine de la sous-monocouche

During plasma assisted deposition, properties of the coating substrate interface depend on the first atomic layer of the deposit, or the atoms that first start to cover the surface. Therefore the good knowledge of the sticking coefficient and the reorganization of the surface following particle impact is an essential issue to achieve the description of the behavior of the processed surface and, therefore, its expected properties. Consequently, we investigated the interaction between incoming particles (C, Ti, W) and a silicon surface by using an approach combining molecular dynamic simulations and experiments. Various initial conditions were studied, energy, fluence and incidence angle of the incoming particles. An important part of this work has consisted in adapting the molecular dynamic codes (using reactive force fields) to the investigated systems. Meanwhile, experimental procedure specifically devoted to the use of the Storing Matter facility was also developed. Results show that the sticking coefficient (SC) value is in the range [0.7 – 1] irrespectively of the incoming species; in the case of W, almost all atoms stick on the surface (SC~~1). Besides the determination of sticking coefficient, the surface modification resulting from the particles impingement were determined for various initial conditions (energy, fluence, angle) in terms of implantation and displacement of the incoming species, and surface sputtering as wellAu cours d’un traitement de surface de type dépôt assisté par plasma, les caractéristiques et propriétés de l’interface entre le dépôt et le substrat sont déterminées par la première couche atomique du dépôt, voire les premiers atomes qui commencent à recouvrir la surface du substrat. Aussi, la parfaite connaissance du comportement des particules incidentes et du réarrangement des atomes suite à l’impact d’une particule du plasma est-elle un élément essentiel à la description du comportement de la surface en cours de traitement et donc de ses propriétés ultérieures. Au cours de cette thèse, nous avons entrepris d’étudier, par une approche combinant expériences et simulation numérique par dynamique moléculaire, l’interaction d’espèces (C, Ti, W) avec une surface de silicium en fonction de paramètres tels que l’énergie, la fluence ou encore l’incidence des particules arrivant sur la surface. Une part importante de ce travail a consisté à adapter les codes de dynamique moléculaire (utilisation des champs de force réactifs) aux systèmes étudiés. La partie expérimentale a nécessité la mise en place de procédures spécifiques pour l’utilisation de l’équipement Storing Matter. Les résultats montrent que, quelles que soient l’espèce incidente, parmi celles étudiées, le coefficient de collage (SC) est dans la gamme [0.7 – 1] ; dans le cas de W, quasiment tous les atomes incidents restent sur la surface (SC~~1). Outre la détermination du coefficient de collage, pour différentes conditions initiales des espèces incidentes (énergie, incidence, fluence) les modifications apportées à la surface ont également été déterminées en termes d’implantation et de trajectoire dans le matériau des espèces incidentes, et de pulvérisation de la surface du substra