Elaboration de masques polymère pour la localisation du silicium poreux
Ces travaux portent sur la localisation de la gravure du silicium au moyen de masques polymères résistants à l'acide fluorhydrique, indispensable à la formation du silicium poreux par gravure électrochimique ou par gravure chimique catalysée par métal (MaCE). Pour ce faire, nous avons exploré u...
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| Autore principale: | |
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| Altri autori: | , , , , , |
| Natura: | Thèse numérique |
| Lingua: | Français |
| Pubblicazione: |
2024.
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| Soggetti: | |
| Accesso online: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2024ORLE1056_va.pdf http://www.theses.fr/2024ORLE1056/abes https://theses.hal.science/tel-04963646 |
| Nota: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures (Orléans, Loiret ; 2015-....) (Laboratoire), Laboratoire GREMAN (Tours) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Olivier Soppera (Président du jury) ; Thomas Defforge (Membre(s) du jury) ; Raluca Tiron, Yannick Coffinier (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Elaboration of polymer masks for the localisation of porous silicon |
| Riassunto: | Ces travaux portent sur la localisation de la gravure du silicium au moyen de masques polymères résistants à l'acide fluorhydrique, indispensable à la formation du silicium poreux par gravure électrochimique ou par gravure chimique catalysée par métal (MaCE). Pour ce faire, nous avons exploré une méthode d'élaboration des masques tout-chimie : la séparation de phases induite par évaporation du solvant (SPIES) dans un mélange de polymères déposé par spin-coating suivie d'une extraction sélective. L'objectif est de réaliser des masques de gravure du silicium sans avoir recours à une étape plasma et présentant des ouvertures sub-micrométriques. Cette méthode bien que rapide et facile à mettre en œuvre, met en compétition des phénomènes thermodynamiques et cinétiques complexes déterminant la morphologie finale (i.e. après séchage) des films polymères. La compréhension des mécanismes mis en jeu et le choix judicieux des paramètres expérimentaux ont permis de réaliser des matrices polymères perforées régulièrement mais également des domaines discrets avec des dimensions sub-micrométriques. Des gravures électrochimiques du silicium ont été réalisées à travers ces masques en optimisant la densité de courant et la composition de l'électrolyte. Le caractère protecteur des masques a été évalué et a mis en évidence le fait que la séparation de phases secondaire inhérente à la méthode de structuration des masques, peut créer des chemins de percolation que peut emprunter l'électrolyte et le courant électrique et réduire l'imperméabilité du masque. Bien que le caractère protecteur des masques soit limité pour la gravure électrochimique, ils se révèlent prometteurs pour la formation de silicium poreux par MaCE. Ce procédé a été mis en œuvre par argent et par or au travers des masques et a permis de structurer des micro-colonnes et des micro-piliers ouvrant la méthode SPIES à de nouvelles applications. This work deals with the localisation of silicon etching by using polymer masks resistant to hydrofluoric acid, which is indispensable for the formation of porous silicon by electrochemical etching or metal-assisted chemical etching (MaCE). For this purpose, we explored for producing all-chemical masks: solvent evaporation-induced phases separation (SEIPS) in a spin-coated polymer blend followed by selective extraction. The main objective is to produce silicon etching masks without the need for a plasma step with sub-micrometre apertures. Although this method is quick and easy to implement, it involves complex thermodynamic and kinetic phenomena in competition that determine the final morphology (i.e. after drying) of the polymer films. By understanding the mechanisms involved and choosing the right experimental parameters, we were able to produce regularly perforated polymer matrices as well as discrete domains with sub-micrometric dimensions. Electrochemical etchings of silicon were performed through these masks by optimising current density and electrolyte composition. The protective property was assessed, highlighting the fact that the secondary phase separation, inherent in the mask structuring method, can create percolation paths. The electrolyte and the electric current can flow through those percolation paths, reducing the impermeability of the mask. Although the protective property of the masks is limited for electrochemical etching, they are promising for the formation of porous silicon by MaCE. The process has been implemented using silver and gold through the masks and enables micro-columns and micro-pillars to be structured, opening up the SPIES method new applications. |
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| Descrizione del documento: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures (Orléans, Loiret ; 2015-....) (Laboratoire), Laboratoire GREMAN (Tours) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Olivier Soppera (Président du jury) ; Thomas Defforge (Membre(s) du jury) ; Raluca Tiron, Yannick Coffinier (Rapporteur(s)) |
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