Intégration hétérogène de couches minces fonctionnelles pour dispositifs acoustiques et optiques

Le contrôle de la microstructure et de la morphologie de surface est essentiel pour que les couches minces soient appliquées dans des dispositifs optiques et acoustiques. Des couches minces de TiO2, LaNiO3 et ZnO et leurs hétérostructures ont été obtenues par des techniques de pulvérisation cathodique à radio fréquence et de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). L'optimisation des paramètres de dépôt, tels que la température, la pression totale de la chambre, la pression partielle d'O2 et la vitesse de croissance, a conduit à une amélioration de la qualité structurelle et fonctionnels des films minces et de leurs hétérostructures. L'orientation des couches minces épitaxiales de ZnO et TiO2 a été ajustée non seulement par le lien épitaxial avec divers substrats, mais également par les conditions de dépôt. La qualité optique des films de TiO2 a été principalement optimisée par l'élimination des défauts de microstructure et l'augmentation de la non-stoechiométrie en oxygène. Il a été démontré que les défauts ponctuels et microstructuraux dans les films polycristallins et épitaxiaux jouent un rôle clé dans les pertes de propagation optique. L'effet de la polarité du substrat sur les propriétés structurelles, optiques et acoustiques des films minces à base de ZnO a également été étudié. Les couches sacrificielles et / ou d'initiation de croissance ont été identifiées pour l'intégration hétérogène de films acoustiques et optiques fonctionnels sur substrats semi-conducteurs.The control of microstructure and surface morphology is essential for the thin films to be applied in optical and acoustic devices. Thin films of TiO2, LaNiO3 and ZnO and their heterostructures in this work were obtained by radio frequency (RF) magnetron sputtering and metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) techniques. The optimization of deposition parameters, such as temperature, total chamber pressure, O2 partial pressure and growth rate, led to high structural quality of functional thin films and their heterostructures. The orientation of epitaxial ZnO and TiO2 thin films was tuned not only through lattice matching with various substrates, but as well through deposition conditions. The optical quality of TiO2 films was mostly optimized through elimination of microstructural defects and increasing oxygen non-stoichiometry. It was shown that microstructural and lattice defects in polycrystalline and epitaxial films played a key role in optical propagation losses. Effect of substrate polarity on the structural, optical and acoustic properties of ZnO-based thin films was studied, as well. The sacrificial and/or seed layers were identified for heterogeneous intégration of functional acoustical and optical films with semiconductor substrates