Tailoring Absorption in Optical Thin Films Using Atomic Layer Deposition of High Quality Titanium Nitride

Le dépôt par couche atomique (ALD) est un type de dépôt chimique en phase vapeur (CVD)dans lequel la croissance se produit par monocouches atomiques successives. La méthode présente un grand potentiel pour le traitement de revêtements optique car l'épaisseur précise et la haute conformité des dépôts ALD les rendent très utiles pour adapter les propriétés optiques de matériaux nanostructurés. En effet, de nombreux travaux ont été réalisés sur la modification de structures photoniques utilisant diverses épaisseurs de matériaux diélectriques déposés par ALD. La même technique pourrait être utilisée pour contrôler l'absorption optique dans des matériaux similaires, mais les revêtements métalliques et les nitrure métalliques produit par ALD demeurent d'une qualité inférieure à ceux produit par d'autres méthodes. Dans cette thèse, nous optimisons le dépôt de TiN par ALD pour des applications optiques et proposons un moyen d'améliorer ses propriétés grâce à l'utilisation du dépôt de couche atomique assisté par plasma à cathode creuse (HC-PEALD). Des couches de TiN sont d'abord déposées par ALD, puis par HC-PEALD, et les paramètres de dépôt sont variés dans les deux cas afin de déterminer leur effet sur les propriétés des revêtements. Comme le second processus est plus complexe et relativement nouveau, une grande attention est accordée à sa caractérisation. Nous constatons que l'utilisation d'un plasma à cathode creuse peut diminuer la contamination au chlore et augmenter le taux de croissance par rapport à d'autres types de source plasma dans le dépôt de couche atomique amélioré par plasma. Notre TiN optimisé est ensuite utilisé pour ajuster l'absorption de revêtements colonnaires inclinés (SCTF) en SiO2 en déposant de fines couches conformes de TiN absorbant autour des colonnes diélectriques. Ces colonnes core-shell présentent une sélectivité angulaire similaire à celle observée dans les revêtements colonnaires métalliques. Nous déterminons que l'utilisation du dépôt de couche atomique dans ce contexte permet un réglage précis de l'absorption visible qu'il serait difficile d'obtenir uniquement à l'aide de SCTF métalliques. De plus, le procédé proposé permet l'utilisation de matériaux à partir desquels les SCTF ne pourraient normalement pas être fabriqués.