Nombreux sont les secteurs qui recourent à la technique de dépôt de couches minces (TFD) : énergie, nanotechnologie, semi-conducteur, électronique. Pour garantir la réussite du procédé, il doit être réalisé entièrement dans un environnement propre et confiné, comme dans un isolateur. La déposition de couche atomique en isolateur est, par exemple, indispensable dans le développement des cellules photovoltaïques organiques, des batteries lithium, des OLEDS. En savoir plus.
Qu’est-ce que la déposition de couche atomique ?
La déposition de couche atomique est un procédé qui consiste à déposer une mince couche de matériau sur un substrat ou sur des couches déjà créées. L’épaisseur de la nouvelle couche peut varier d’un procédé à l’autre. Elle est généralement de quelques nanomètres. Le dépôt d’une seule couche est possible avec certaines techniques, comme l’épitaxie par jet moléculaire.
La déposition de couche atomique fonctionne principalement sur la base d’un processus chimique et/ou physique. La technique peut varier selon les caractéristiques et l’utilisation des couches. Dans le cas du processus chimique, une réaction chimique se produit sur la surface solide, ce qui entraîne la formation d’une couche solide. Cette dernière couvre toute la surface.
Dans le cas du processus physique, la surface solide subit un traitement électromécanique, thermodynamique ou mécanique pour inciter la formation d’un film mince. Dans ce cas, la surface est transférée dans un endroit où elle va accueillir le substrat. Une surface plus froide (substrat) posée en face du matériau tire l’énergie des particules dégagées par cette dernière. Ces particules sont captées par le substrat et vont former une couche solide.
Quelle que soit la technique appliquée, la déposition de couche atomique doit se faire en isolateur. Cet équipement offre une enceinte de travail confinée et dépourvue d’humidité et d’oxygène. L’opérateur s’en sert pour protéger le processus contre toute contamination provenant de l’extérieur.
Principes et processus de la déposition de couche atomique
La déposition de couche atomique se fait par l’intégration d’un équipement spécifique dans l’isolateur, comme les bâtis d’évaporation sous vide par effet joule. Ces derniers permettent de déposer de fines couches de matériaux métalliques (Au, Pt, Cr, Ti, Al, Li) et oxydes (HfO2, SiO2, Al2O3). Ces évaporateurs s’utilisent pour la métallisation des batteries et des cellules photovoltaïques, pour le dépôt d’électrodes des OLEDS, pour la réalisation des couches optiques ou des couches minces réfractaires.
Pour l’intégration des matériaux métalliques, des oxydes ou d’autres matériaux dans l’enceinte, l’isolateur est muni de sas de transfert confinés et stérilisés liés à une pompe à vide. Selon les exigences de vos procédés, il est possible d’équiper l’isolateur de sas de transfert chauffants.
La solution de confinement est dotée d’un système de purification. Celui-ci sert à l’élimination de toute trace d’oxygène et d’humidité dans l’enceinte. L’isolateur intègre également d’autres éléments, comme le système de régulation de pression automatique et le calculateur à débit variable. Pour une utilisation plus facile, la solution de confinement peut également proposer de nombreuses fonctionnalités : exportation des données, historiques, alarmes, etc.
Applications et impact de la déposition de couche atomique
La déposition de couche atomique est largement utilisée dans divers secteurs. Pour que le processus se déroule convenablement, il convient de le réaliser dans un environnement purifié. Cette solution présente autant d’avantages :
- Efficace : le dépôt de couche atomique dans une enceinte confinée et purifiée permet d’accélérer le mouvement des particules.
- Fiable : dans l’isolateur, l’apparition intempestive d’atomes ou de molécules intrus est limitée considérablement. Ces éléments risquent de gêner la formation des couches ou de détériorer la qualité des couches obtenues. Grâce à l’isolateur, les matériaux de base sont protégés efficacement contre les éléments (humidité, oxygène) avec lesquels le contact entraîne une réaction chimique les rendant impropres à leur utilisation.
- Économique : la déposition de couche atomique en isolateur coûte moins cher que la déposition réalisée en salle blanche.
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