FR3132382A1 - Procede d’obtention d’un substrat muni d’un revêtement comprenant une couche mince metallique discontinue - Google Patents
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Abstract
L’invention a pour objet un procédé d’obtention d’un matériau comprenant un substrat (S) revêtu sur au moins une partie d’au moins une de ses faces par un revêtement comprenant au moins une couche mince métallique (CM1) discontinue d’un métal ayant un point de fusion inférieur à 1100°C, la ou chaque couche mince métallique discontinue étant encapsulée entre au moins deux modules diélectriques : un module diélectrique supérieur (CD2) et un module diélectrique inférieur (CD1), et la ou chaque couche mince métallique discontinue se présentant sous la forme de motifs géométriques, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : on dépose sur au moins une partie d’au moins une face dudit substrat un revêtement comprenant au moins une couche mince métallique continue dans un métal ayant un point de fusion inférieur à 1100°C, ladite couche ayant une épaisseur (e), la ou chaque couche mince métallique continue étant encapsulée entre au moins deux modules diélectriques, puis on fait défiler le substrat ainsi revêtu en regard d’au moins un dispositif laser émettant un rayonnement laser focalisé sur ledit revêtement, la puissance dudit rayonnement étant adaptée afin de rendre discontinue la ou chaque couche mince métallique par démouillage, caractérisé en ce que la forme du motif géométrique dépend de l’épaisseur de ladite couche mince métallique continue et en ce que l’épaisseur de ladite couche mince métallique continue est choisie pour obtenir le motif souhaité. Figure 1
Description
L’invention se rapporte au domaine des matériaux comprenant un substrat revêtu par au moins un revêtement texturé à l’échelle nanométrique ou micrométriques.
Ces revêtements texturés, se présentant sous la forme de motifs géométriques, possèdent des applications multiples, dans un grand nombre de domaines. Des revêtements se présentant sous la forme de lignes disjointes périodiquement réparties trouvent notamment des applications dans les domaines de l’optique, de l’électronique ou encore de l’optoélectronique, par exemple en tant que polariseurs ou électrodes.
De tels revêtements sont habituellement obtenus par des techniques telles que la photolithographie ou la lithographie par nano-impression. Outre leur coût élevé, ces techniques ne permettent pas de traiter des substrats de grande taille, par exemple de plusieurs mètres carrés.
Il existe un besoin de pouvoir texturer des revêtements de manière beaucoup plus économique. Pouvoir texturer des revêtements de grande taille permettrait également d’élargir les champs d’application de ces matériaux, par exemple dans le domaine du bâtiment.
Il existe ainsi un procédé d’obtention d’un matériau comprenant un substrat revêtu sur au moins une partie d’au moins une de ses faces par un revêtement comprenant au moins une couche mince métallique discontinue à base d’argent, d’or, ou d’un quelconque de leurs alliages, la ou chaque couche mince métallique discontinue étant encapsulée entre au moins deux couches minces diélectriques, et la ou chaque couche mince métallique discontinue se présentant sous la forme de motifs géométriques périodiques. Ce procédé comprend les étapes suivantes :
on dépose sur au moins une partie d’au moins une face d’un substrat un revêtement comprenant au moins une couche mince métallique continue à base d’argent, d’or, ou d’un quelconque de leurs alliages, puis
on fait défiler le substrat ainsi revêtu en regard d’au moins un dispositif laser émettant un rayonnement laser focalisé sur ledit revêtement sous la forme d’au moins une ligne, la puissance dudit rayonnement étant adaptée afin de rendre discontinue la ou chaque couche mince métallique par démouillage.
Or, il a été constaté que l’utilisation du procédé ci-dessus pour une couche à l’argent encapsulée donne des motifs non stables. On comprend par-là qu’une délamination, décollement de la totalité ou d’une partie de l’empilement de couches minces du substrat, apparait de sorte que le motif de la couche d’argent démouillée n’est pas reproductible.
Il existe donc un besoin de trouver une solution pour supprimer ces inconvénients.
L’invention cherche à résoudre les inconvénients de l’art antérieur et, à ce titre, l’invention propose un procédé permettant d’obtenir un matériau ayant une couche métallique présentant des motifs, ces motifs pouvant être choisis.
A cet effet, l’invention concerne un procédé d’obtention d’un matériau comprenant un substrat revêtu sur au moins une partie d’au moins une de ses faces par un revêtement comprenant au moins une couche mince métallique discontinue d’un métal ayant un point de fusion inférieur à 1100°C, la ou chaque couche mince métallique discontinue étant encapsulée entre au moins deux modules diélectriques : un module diélectrique supérieur et un module inférieur, et la ou chaque couche mince métallique discontinue se présentant sous la forme de motifs géométriques , ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
on dépose sur au moins une partie d’au moins une face dudit substrat un revêtement comprenant au moins une couche mince métallique continue dans un métal ayant un point de fusion inférieur à 1100°C, ladite couche ayant une épaisseur (e), la ou chaque couche mince métallique continue étant encapsulée entre au moins deux modules diélectriques, puis
on fait défiler le substrat ainsi revêtu en regard d’au moins un dispositif laser émettant un rayonnement laser focalisé sur ledit revêtement, la puissance dudit rayonnement étant adaptée afin de rendre discontinue la ou chaque couche mince métallique par démouillage,
caractérisé en ce que la forme du motif géométrique dépend de l’épaisseur de ladite couche mince métallique continue et en ce que l’épaisseur de ladite couche mince métallique continue est choisie pour obtenir le motif souhaité .
Selon un exemple, le procédé est tel que :
- la couche mince continue est en Aluminium présente une épaisseur entre 10 et 15 nm et engendre une organisation en ilots aléatoires
- la couche mince continue est en Aluminium présente une épaisseur entre 15 et 75 nm et engendre une organisation en ilots ordonnés
- la couche mince continue est en Aluminium présente une épaisseur entre 75 et 100 nm et engendre une organisation en lignes discontinues
- la couche mince continue est en Aluminium présente une épaisseur entre 100 et 900 nm et engendre une organisation en lignes continues.
Selon un exemple, le procédé comprend en outre une étape dans laquelle on dépose, en outre, une couche mince métallique secondaire.
Selon un exemple, ladite couche mince métallique secondaire est réalisée à base d’un métal avec une conductivité électrique inférieure à 60µΩ.cm tel que l’argent, l’or, le cuivre, l’aluminium, le Molybdene ou l’un quelconques de leurs alliages.
Selon un exemple, la couche mince métallique secondaire est encapsulée entre au moins deux modules diélectriques, une des deux modules diélectriques étant intercalées entre la couche mince métallique continue et la couche mince métallique secondaire.
Selon un exemple, la couche mince métallique secondaire est en contact de la couche mince métallique continue.
Selon un exemple, le procédé comprend une étape dans laquelle on grave au moins le module diélectrique supérieur.
Selon un exemple, l’étape de gravure consiste en outre à utiliser la couche mince métallique rendue discontinu comme masque pour graver la couche mince métallique secondaire.
Selon un exemple, les motifs géométriques obtenus s’étendent dans la direction de défilement du substrat ou orthogonalement à ladite direction de défilement.
Selon un exemple, l’épaisseur physique de la ou chaque couche mince métallique continue est comprise dans un domaine allant de 2 à 300 nm.
Selon un exemple, la couche mince diélectrique intercalée entre la couche mince métallique continue et la couche mince métallique secondaire a une épaisseur comprise entre 0 et 500 nm, de préférence entre 2 et 50nm.
Selon un exemple, les motifs géométriques sont périodiques ou apériodiques, les motifs périodiques possédant au moins une périodicité selon un premier axe et/ou une périodicité selon un second axe, les axes étant non parallèles entre eux.
Selon un exemple, les motifs géométriques périodiques possèdent une période comprise dans un domaine allant de 0,1 à 50 micromètres, de préférence entre 5 et 20 micromètres et encore plus de préférence entre 0,3 à 5 micromètres.
Selon un exemple, le rayonnement laser se présente sous la forme d’une ligne ou d’un point.
Selon un exemple, le substrat est en verre, en vitrocéramique, ou en matière organique polymérique.
L’invention est illustrée à l’aide des figures et des exemples de réalisation non limitatifs qui suivent.
-La représente schématiquement un matériau obtenu avec les différents motifs possibles ;
-La représente schématiquement un matériau obtenu avec les différents motifs possibles selon un premier mode d’exécution;
-Les figures 3 à 5 représentent schématiquement un matériau obtenu avec les différents motifs possibles et un procédé d’obtention;
- les figures 6 à 9 et 11 représentent des images des motifs obtenus
- la représente schématiquement différentes images d’un même motif pour différentes premières couches diélectriques de nitrure de titane avec des épaisseurs différentes.
La présente concerne un procédé d’obtention d’un matériau. Ledit matériau comprend un substrat revêtu sur au moins une partie d’au moins une de ses faces par un revêtement comprenant au moins une couche mince métallique discontinue.
Le substrat S est de préférence en verre, en vitrocéramique ou en matière organique polymérique. Il est de préférence transparent, incolore (il s’agit alors d’un verre clair ou extra-clair) ou coloré, par exemple en bleu, gris, vert ou bronze. Le verre est de préférence de type silico-sodo-calcique, mais il peut également être en verre de type borosilicate ou alumino-borosilicate. Les matières organiques polymériques préférées sont le polycarbonate, le polyméthacrylate de méthyle, le polyéthylène téréphtalate (PET), le polyéthylène naphtalate (PEN), ou encore les polymères fluorés tels que l’éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE).
Le substrat possède avantageusement au moins une dimension pouvant aller jusqu’à 3 m voir 6 m. L’épaisseur du substrat varie généralement entre 0,1 mm et 19 mm, de préférence entre 0,7 et 9 mm, notamment entre 2 et 8 mm, voire entre 4 et 6 mm. Le substrat peut être plan ou bombé, voire flexible.
Le substrat S de verre est de préférence du type flotté, c’est-à-dire susceptible d’avoir été obtenu par un procédé consistant à déverser le verre fondu sur un bain d’étain en fusion (bain « float »). Dans ce cas, le revêtement à traiter peut aussi bien être déposé sur la face « étain » que sur la face « atmosphère » du substrat. On entend par faces « atmosphère » et « étain », les faces du substrat ayant été respectivement en contact avec l’atmosphère régnant dans le bain float et en contact avec l’étain fondu. La face étain contient une faible quantité superficielle d’étain ayant diffusé dans la structure du verre. Le substrat de verre peut également être obtenu par laminage entre deux rouleaux, technique permettant en particulier d’imprimer des motifs à la surface du verre.
Dans un exemple, le substrat est un substrat de verre clair de 4 mm d’épaisseur.
Ce substrat est revêtu d’un revêtement. Le revêtement (avant ou après traitement) comprend de préférence, à partir du substrat, un premier module diélectrique CD1 comprenant au moins une première couche diélectrique, au moins une couche mince métallique CM1 dite primaire et un deuxième module diélectrique CD2 comprenant au moins une deuxième couche diélectrique. Ainsi, la couche mince métallique est-elle encapsulée entre aux moins deux couches diélectriques.
Le traitement subit ensuite par le substrat revêtu est un traitement thermique. Le substrat revêtu vient défiler sous un dispositif laser afin de traiter le revêtement et de le faire démouiller.
Le dispositif laser émet un rayonnement laser focalisé sur ledit revêtement. Le dispositif laser est généralement constitué de modules comprenant, chacun, une ou plusieurs sources laser ainsi que des optiques de mise en forme et de redirection. Le ou les rayonnements de chaque module sont utilisés pour former un faisceau appelé ligne laser. Ce faisceau s’étend sur la largeur du substrat à traiter, c’est-à-dire dans une direction orthogonale à la direction de défilement.
Le faisceau peut s’étendre sous la forme d’une ligne ou selon n’importe quelle forme permettant de traiter ledit revêtement.
Le rayonnement issu des sources laser peut être continu ou pulsé. Lorsque le rayonnement est pulsé, la fréquence de répétition est avantageusement d’au moins 10 kHz, notamment 15 kHz et même 20 kHz de manière à être compatible avec les grandes vitesses de déplacement utilisées.
Dans une variante, le rayonnement est mobile. On comprend par-là que le ou les modules laser et/ou les optiques de mise en forme et de redirection permettent d’appliquer, au faisceau laser, un mouvement. Ce mouvement est tel qu’il permet au faisceau laser de balayer ledit revêtement durant son défilement. Ce mouvement peut être une translation ou une rotation ou toute autre mouvement permettant d’aboutir à un tel balayage.
La longueur d’onde du rayonnement laser est de préférence comprise dans un domaine allant de 200 à 2000 nm, notamment de 500 à 1500 nm. Des diodes laser de puissance émettant à au moins une longueur d’onde choisie parmi 350nm, 808 nm, 880 nm, 915 nm, 940 nm, 980 nm ou 1080nm se sont révélées particulièrement bien appropriées, l’aluminium et les métaux comme l’argent et l’or absorbant ce type de rayonnement de manière satisfaisante. Par exemple, un laser de type CO2 avec une longueur d’ondes de 10.6µm peut également être utilisé.
La ligne possède une longueur et une largeur. On entend par « longueur » de la ligne la plus grande dimension de la ligne, mesurée sur la surface du revêtement, et par « largeur » la dimension selon une direction transversale à la direction de la plus grande dimension. Comme il est d’usage dans le domaine des lasers, la largeur w de la ligne correspond à la distance (selon cette direction transversale) entre l’axe du faisceau (où l’intensité du rayonnement est maximale) et le point où l’intensité du rayonnement est égale à 1/e² fois l’intensité maximale. Si l’axe longitudinal de la ligne laser est nommé x, on peut définir une distribution de largeurs selon cet axe, nommée w(x). La ligne laser peut s’étendre selon la direction de défilement ou orthogonalement à la direction de défilement.
Alternativement, la ligne laser pourra être formé par un point se déplaçant à haute vitesse.
La largeur moyenne de la ou chaque ligne laser est de préférence d’au moins 35 micromètres, notamment comprise dans un domaine allant de 40 à 300 micromètres ou de 40 à 70 micromètres. Dans l’ensemble du présent texte on entend par « moyenne » la moyenne arithmétique. Sur toute la longueur de la ligne, la distribution de largeurs est étroite afin d’éviter toute hétérogénéité de traitement. Ainsi, la différence entre la largeur la plus grande et la largeur la plus petite vaut de préférence au plus 10% de la valeur de la largeur moyenne. Ce chiffre est de préférence d’au plus 5% et même 3%.
La ligne laser peut avoir une forme rectiligne ou une autre forme comme une forme sinusoïdale ou en créneau ou toutes autres formes possibles.
La longueur de la ou chaque ligne laser est de préférence d’au moins 10 cm ou 20 cm, notamment comprise dans un domaine allant de 30 à 100 cm, notamment de 30 à 75 cm, voire de 30 à 60 cm. Bien entendu, il est possible d’avoir des lignes lasers ayant des longueurs plus petites comme des lignes lasers ayant des longueurs de quelques millimètres comme au moins 5mm.
La puissance linéique du laser est comprise entre 300 et 600 W/cm, de préférence entre 400 et 500 W/cm. Un exemple de puissance linéique est de 490 W/cm.
Le traitement du substrat revêtu dépend également de la vitesse de défilement. Selon l’invention, - au moins une couche mince métallique intercalée entre le premier module diélectrique CD1 et le second module diélectrique CD2 en matériau diélectrique est réalisée en aluminium comme visible à la . En effet, il a été observé qu’une couche mince métallique en aluminium disposée entre les deux modules diélectriques avait pour résultat un démouillage présentant un motif géométrique tout en étant stable c’est-à-dire sans délamination de la couche. L’utilisation de l’aluminium peut être remplacée par un matériau dont le point de fusion est relativement bas, c’est-à-dire 1100°C, comme par exemple le Bismuth, le Zinc, l’or, le cuivre, etc…
On entend qu’un module diélectrique comprend au moins une couche en matériau diélectrique. Ce module diélectrique peut ainsi comprendre plusieurs couches, en un même matériau ou en matériaux différents. Les matériaux diélectriques utilisés sont des oxydes ou nitrures comme le nitrure de silicium Si3N4, l’oxyde de silicium SiO2, l’oxyde de Zinc ou ZnO, nitrure de Titane TiN ou nitrure d’Aluminium AlN. Ainsi, un module diélectrique selon l’invention peut comprendre deux couches avec, par exemple, une couche en nitrure de Silicium et une couche en nitrure de Titane.
Par ailleurs, l’invention est astucieuse en ce que le motif de la couche d’aluminium démouillée, discontinue, dépend de l’épaisseur (e) de la couche d’aluminium, ou en matériau dont le point de fusion est inférieure à 1100°C, continue subissant le traitement .
Ainsi, il a été constaté, à la , des plages de valeurs du type :
- pour une couche mince continue en Aluminium présentant une épaisseur entre 5 et 20nm, de préférence 10 et 15 nm, le démouillage se présente sous la forme d’une organisation en ilots aléatoires
- pour unecouche mince continue en Aluminium présentant une épaisseur entre 10 et 90 nm, le démouillage se présente sous la forme d’une organisation en ilots ordonnés
- pour une couche mince continue en Aluminium présentant une épaisseur entre 60 et 115 nm, le démouillage se présente sous la forme d’une organisation en lignes discontinues
- pour une couche mince continue en Aluminium présentant une épaisseur entre 85 et 900 nm, le démouillage se présente sous la forme d’une organisation en lignes continues.
Ainsi, en fonction de la première couche diélectrique CD1 et surtout, de la seconde couche diélectrique CD2, les plages d’épaisseur de la couche mince métallique peuvent varier.
Dans un exemple, on obtient :
- pour une couche mince continue en Aluminium présentant une épaisseur entre 10 et 15nm, le démouillage se présente sous la forme d’une organisation en ilots aléatoires
- pour une couche mince continue en Aluminium présentant une épaisseur entre 15 et 75 nm, le démouillage se présente sous la forme d’une organisation en ilots ordonnés
- pour une couche mince continue en Aluminium présentant une épaisseur entre 75 et 100 nm, le démouillage se présente sous la forme d’une organisation en lignes discontinues
- pour une couche mince continue en Aluminium présentant une épaisseur entre 100 et 300 nm, le démouillage se présente sous la forme d’une organisation en lignes continues non droites.
Ces constatations ont été faites pour une première couche diélectrique réalisée en Si3N4 d’épaisseur de 40nm, au moins une couche mince métallique et une deuxième couche diélectrique de ZnO de 80 nm d’épaisseur.
Bien entendu, les plages d’épaisseur de la couche d’aluminium ne sont pas limitatives ou restrictives de sorte qu’il est possible d’obtenir, par exemple, un motif en lignes discontinues pour une épaisseur de la couche métallique de 110nm ou de 65nm.
Ces motifs peuvent donc se présenter sous la forme d’ilots ou de lignes, ces lignes pouvant être rectilignes ou non comme des lignes sinusoïdales comme visibles aux figures 6 à 9. Sur la , une image au microscope d’un motif en ligne droite avec une couche diélectrique supérieur en nitrure d’aluminium. Sur la , une image au microscope d’un motif en ilot avec une première couche diélectrique en nitrure de titane.
Ces motifs résultant du démouillage peuvent être apériodiques ou périodiques. Lorsque les motifs sont périodiques, ils sont répétés selon une certaine période. Cette périodicité apparait pour des motifs ayant une forme de lignes ou d’ilots alignés. Cette périodicité des motifs géométriques est telle que les motifs sont périodiques selon la direction de défilement et/ou périodiques selon la direction orthogonale à la direction de défilement. En effet, la périodicité peut dépendre de la ligne laser, c’est-à-dire selon que la ligne laser s’étende selon la direction de défilement ou orthogonalement à la direction de défilement. Mais la périodicité dépend aussi du motif. Ainsi, un motif en ligne, droite ou sinusoïdale, continue a une périodicité qui est l’écartement entre deux lignes alors que des ilots alignés ont plusieurs périodicités, selon différents axes comme un axe parallèle à la direction de défilement et un axe orthogonale à cette direction de défilement.
Cette périodicité est, selon les différentes directions, identique ou différente. On comprend alors que le motif peut avoir une périodicité de 5 micromètres selon la direction de défilement et 3 micromètres selon la direction orthogonale à cette direction de défilement. Il est également possible d’avoir, sur le même substrat, plusieurs motifs géométriques, identiques ou différents, chacun avec sa ou ses périodicités.
Les motifs géométriques périodiques possèdent de préférence une période comprise dans un domaine allant de 0,1 à 50 micromètres, de préférence entre 5 et 20 micromètres, encore plus de préférence de 0,3 à 5 micromètres, et même de 0,4 à 4 micromètres.
Ces motifs se répétant à l’échelle de la centaine de nanomètres ou du micromètre présentent des propriétés particulièrement intéressantes pour certaines fonctions nécessitant des motifs sur un substrat.
Ces motifs géométriques de la couche mince métallique permettent à cette couche d’opérer différentes fonctions pour lesquelles ces motifs sont nécessaires.
Toutefois, il existe un besoin d’avoir une couche mince réalisée dans un matériau qui ne démouille pas mais qui présente des motifs géométriques tels que ceux obtenus lors du traitement thermique de la couche mince métallique en aluminium.
Ce besoin est comblé par une utilisation de la couche mince métallique traitée thermiquement pour présenter lesdits motifs géométriques comme masque pour répliquer ces motifs sur une autre couche mince métallique dite secondaire CM2. Cette couche mince métallique secondaire CM2 est un matériau ayant une bonne conductivité électrique, c’est-à-dire une conductivité électrique inférieure à 60µΩ.cm comme, de façon non limitative, l’argent ou l’or, le cuivre, l’aluminium, le molybdène ou l’un quelconques de leurs alliages.
Dans un premier mode d’exécution visible à la , la couche mince métallique secondaire CM2 est déposée pour être au contact de la couche mince métallique CM1 primaire, à base d’aluminium. Cette couche mince métallique secondaire CM2 est déposée avant la couche mince métallique CM1 à base d’aluminium c’est-à-dire que cette couche mince métallique secondaire CM2 est plus proche du substrat que la couche mince métallique CM1 à base d’aluminium.
Dans ce premier mode d’exécution, le contact de la couche mince métallique secondaire CM2 avec la couche mince métallique CM1 à base d’aluminium a pour conséquence que le démouillage de la couche mince CM1 d’aluminium implique le démouillage de la couche mince métallique secondaire CM2. En effet, avec les deux couches minces métalliques en contact, la couche mince métallique CM1 à base d’aluminium induit le démouillage de la couche métallique secondaire CM2. La couche mince métallique secondaire démouille en reproduisant les motifs géométriques de la couche mince métallique primaire.
On obtient alors un substrat présentant une couche mince métallique secondaire CM2 et une couche mince métallique primaire CM1 à base d’aluminium démouillées.
Dans une étape ultérieure, la couche de diélectrique supérieure CD1 et la couche mince métallique à base d’aluminium peuvent être supprimées par gravure chimique permettant d’avoir des motifs géométriques à base de la couche mince métallique secondaire.
Dans un second mode d’exécution visible à la , la couche mince métallique secondaire CM2 est encapsulée entre deux couches diélectriques. Une des deux couches diélectriques CD3 peut être commune avec l’une des couches diélectriques encapsulant la couche mince métallique à base d’aluminium.
Ainsi, au moins une couche diélectrique CD3 est présente entre la couche mince métallique à base d’aluminium et la couche mince métallique secondaire.
Ce second mode d’exécution se caractérise en ce qu’il présente deux options A et B pour lesquelles le procédé diffère.
Dans un premier cas dit option A, la couche en matériau diélectrique CD3 présente une épaisseur telle que le démouillage de la couche mince métallique, à base d’aluminium se propage à la couche mince métallique secondaire. On comprend alors que cette couche mince métallique secondaire démouille en même temps que la couche mince métallique primaire comme visible à la .
Dans ce premier cas, une seconde phase de gravure chimique est opérée. Cette gravure chimique est similaire à celle du premier mode d’exécution avec une gravure utilisée pour graver la couche mince métallique primaire et la au moins une couche diélectrique et laisser la couche mince métallique secondaire à nue.
Dans un second cas dit option B, la au moins une couche diélectrique CD3 est telle que le démouillage de la couche mince métallique à base d’aluminium n’entraine pas le démouillage de la couche mince métallique secondaire comme visible à la .
Dans ce cas, la couche mince métallique à base d’aluminium est traitée thermiquement pour obtenir un motif géométrique par démouillage. Ce motif géométrique à base d’aluminium est ainsi utilisé comme masque comme visible à la . Le substrat est alors soumis à une étape de gravure chimique.
L’épaisseur de la couche diélectrique entre la couche mince métallique primaire et la couche mince métallique secondaire est, dans le cas de cette option B, d’au maximum 500nm, de préférence comprise entre 5 et 50nm. Dans une variante, la couche diélectrique sous la couche métallique primaire est réalisée en nitrure de Titane TiN. Cette utilisation du nitrure de Titane permet de supprimer la formation de vides dans les structures des motifs. En effet, il est possible que des vides se forment dans les motifs c’est-à-dire au sein même de la structure de chaque motif. Ces vides sont susceptibles de poser des problèmes lors d’une étape de gravure chimique. Sur la sont représentés des exemples avec des épaisseurs de nitrure de Titane TiN différentes : exemple a) : épaisseur de 0nm, exemple b) : épaisseur de 2nm, exemple c) : épaisseur de 5nm et exemple d) : épaisseur de 10nm.
Dans le cas d’un revêtement diélectrique comprenant une seule couche, cette unique couche est réalisée en nitrure de Titane TiN alors que dans le cas d’un revêtement diélectrique comprenant plusieurs couches, au moins la couche en contact avec la couche mince métallique primaire est réalisée en nitrure de Titane TiN.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l’exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l’homme de l’art.
Claims (14)
- Procédé d’obtention d’un matériau comprenant un substrat (S) revêtu sur au moins une partie d’au moins une de ses faces par un revêtement comprenant au moins une couche mince métallique (CM1) discontinue d’un métal ayant un point de fusion inférieur à 1100°C, la ou chaque couche mince métallique discontinue étant encapsulée entre au moins deux modules diélectriques : un module diélectrique supérieur (CD2) et un module diélectrique inférieur (CD1), et la ou chaque couche mince métallique discontinue se présentant sous la forme de motifs géométriques, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
on dépose sur au moins une partie d’au moins une face dudit substrat un revêtement comprenant au moins une couche mince métallique continue dans un métal ayant un point de fusion inférieur à 1100°C, ladite couche ayant une épaisseur (e), la ou chaque couche mince métallique continue étant encapsulée entre au moins deux modules diélectriques, puis
on fait défiler le substrat ainsi revêtu en regard d’au moins un dispositif laser émettant un rayonnement laser focalisé sur ledit revêtement, la puissance dudit rayonnement étant adaptée afin de rendre discontinue la ou chaque couche mince métallique par démouillage,
caractérisé en ce que la forme du motif géométrique dépend de l’épaisseur de ladite couche mince métallique continue et en ce que l’épaisseur de ladite couche mince métallique continue est choisie pour obtenir le motif souhaité. - Procédé selon la revendication précédente, tel que
- la couche mince continue est en Aluminium présente une épaisseur entre 10 et 15 nm et engendre une organisation en ilots aléatoires
- la couche mince continue est en Aluminium présente une épaisseur entre 15 et 75 nm et engendre une organisation en ilots ordonnés
- la couche mince continue est en Aluminium présente une épaisseur entre 75 et 100 nm et engendre une organisation en lignes discontinues
- la couche mince continue est en Aluminium présente une épaisseur entre 100 et 900 nm et engendre une organisation en lignes continues. - Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend en outre une étape dans laquelle on dépose, en outre, une couche mince métallique secondaire (CM2).
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel ladite couche mince métallique secondaire est réalisée à base d’un métal avec une conductivité électrique inférieure à 60µΩ.cm tel que l’argent, l’or, le cuivre, l’aluminium, le molybdène ou l’un quelconques de leurs alliages.
- Procédé selon les revendications 3 ou 4, dans lequel la couche mince métallique secondaire est encapsulée entre au moins deux modules diélectriques, un des deux modules diélectriques étant intercalé entre le couche mince métallique continue et la couche mince métallique secondaire.
- Procédé selon la revendication 4, dans lequel une étape dans laquelle on grave au moins le module diélectrique supérieure.
- Procédé selon la revendication 6, dans lequel l’étape de gravure consiste en outre à utiliser la couche mince métallique rendue discontinu comme masque pour graver la couche mince métallique secondaire.
- Procédé selon l’une des revendications 2 à 7, dans lequel les motifs géométriques obtenus s’étendent dans la direction de défilement du substrat ou orthogonalement à ladite direction de défilement.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, tel que l’épaisseur physique de la ou chaque couche mince métallique continue est comprise dans un domaine allant de 2 à 300 nm.
- Procédé selon la revendication 5, dans lequel le module diélectrique intercalé entre la couche mince métallique continue et la couche mince métallique secondaire a une épaisseur comprise entre 0 et 500 nm, de préférence entre 2 et 50nm.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les motifs géométriques sont périodiques ou apériodiques, les motifs périodiques possédant au moins une périodicité selon un premier axe et/ou une périodicité selon un second axe, les axes étant non parallèles entre eux.
- Procédé selon la revendication précédente, tel que les motifs géométriques périodiques possèdent une période comprise dans un domaine allant de 0,1 à 50 micromètres, de préférence entre 5 et 20 micromètres et encore plus de préférence entre 0,3 à 5 micromètres.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le rayonnement laser se présente sous la forme d’une ligne ou d’un point.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, tel que le substrat est en verre, en vitrocéramique, ou en matière organique polymérique.
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-
2023
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| PELÁEZ R J ET AL: "Dynamics of laser induced metal nanoparticle and pattern formation", APPLIED PHYSICS LETTERS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, 2 HUNTINGTON QUADRANGLE, MELVILLE, NY 11747, vol. 106, no. 6, 9 February 2015 (2015-02-09), XP012194631, ISSN: 0003-6951, [retrieved on 19010101], DOI: 10.1063/1.4908251 * |
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