Growth Control and Study of Ultrathin Silver Films for Energy-Saving Coatings

Les couches minces fonctionnelles jouent un rôle prépondérant dans la plupart des secteurs industriels actuels. Ils peuvent aussi bien être une partie intégrante d'un dispositif (cellule solaire, diode électroluminescente, photodétecteur, Laser, capteur thermosolaire, cellule thermoélectrique et bien d'autres), ou bien y amener de nouvelles fonctionnalités (revêtements résistants à la corrosion, l'usure et l'érosion, revêtement antireflet). La montée rapide de cette science est à l'origine d'un développement tout aussi rapide des techniques de dépôt et de synthèse de couches minces. Aujourd'hui, la croissance d'une couche mince avec une précision au nanomètre peut être effectuée par un simple couchage à lame au sein d'un laboratoire de recherche aussi bien que par des techniques d'évaporation dans des chambres à vide industrielles à grande échelle. La facilité d'accès aux techniques de dépôt ainsi que l'envergure des applications scientifiques et technologiques font des couches minces une solution potentielle pour beaucoup d'enjeux technologiques et de sociétés. Certainement, un des plus grands enjeux actuels est le problème de la consommation énergétique à travers le monde et qui peut seulement qu'empirer si aucune solution convenable n'est adoptée. Une approche afin de contrer cette consommation énergétique est de modifier les vitrages architecturaux dans les bâtiments commerciaux et résidentiels en revêtant une fenêtre avec une couche réfléchissante la chaleur afin de réduire de façon drastique les charges de chauffages et de refroidissement. Le recouvrement des fenêtres par de fines couches optiques se fait par des chambres de dépôts montées en ligne, souvent jumelées avec la production du verre flotté. Bien que le maintien et l'installation de ces systèmes de dépôt est d'un grand intérêt et pose de nombreux défis, le travail de recherche présenté dans cette thèse se penche sur le mécanisme de croissance des couches minces d'argent déposé en phase vapeur par assistance plasma pour les filtres à basse émissivité. Le projet est mené en collaboration avec Guardian Industries dans le cadre des vitrages à économies d'énergie. Les couches minces d'argent possèdent des propriétés physiques changeantes dépendamment de leur mécanisme de croissance ainsi que de leur épaisseur. Elles ont tendance à croître en îlots en dessous d'une épaisseur critique et convergent vers une couche réfléchissante la radiation infrarouges. Cette épaisseur critique se nomme le seuil de percolation et dépend fortement de la couche sous-jacente.