Présentation
RÉSUMÉ
Les barrières à l’environnement sont des couches minces limitant les échanges de gaz et de composés volatils afin de protéger les produits et d’en prolonger la durée de vie. Le dépôt de couches atomiques (ALD) permet de réaliser des revêtements très uniformes, denses et conformes, avec un contrôle nanométrique de l’épaisseur, offrant d’excellentes performances barrières même à faible épaisseur. Utilisée en microélectronique, pour les OLED, le photovoltaïque ou l’emballage alimentaire, cette technologie est adaptée aux substrats sensibles grâce à ses faibles températures de dépôt. L’article présente ses principes, ses matériaux, ses performances et ses applications industrielles.
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Lire l'articleAUTEUR(S)
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Frédéric MERCIER : Chargé de recherche CNRS, - Laboratoire de Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP), Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Grenoble, France
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Stéphane CROS : Chercheur, - Département des Technologies Solaires, Université Grenoble Alpes, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Le Bourget-du-Lac, France
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Aubin PARMENTIER : Doctorant, - Institut Photovoltaïque d’Île-de-France (IPVF) UMR CNRS 9006, Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique de Grenoble (LMGP) UMR CNRS 5628, France
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Hugo PATUREAU : Doctorant, - Laboratoire de Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP), Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Grenoble, France
INTRODUCTION
Les barrières à l’environnement sont des couches ou des architectures de couches minces destinées à limiter les échanges de matière entre un objet et son environnement. Elles ont pour fonction de ralentir la pénétration de gaz tels que la vapeur d’eau, l’oxygène ou le dioxyde de carbone, ou, inversement, d’empêcher la perte de composés volatils contenus dans le système protégé. Ces propriétés sont essentielles pour garantir les performances, la durée de vie et la fiabilité de nombreux produits, des emballages alimentaires aux dispositifs électroniques les plus sensibles.
Parmi les technologies de dépôt de couches minces disponibles, le dépôt de couches atomiques ( Atomic Layer Deposition , ALD) occupe aujourd’hui une place particulière. Fondé sur une succession de réactions chimiques auto-limitantes à la surface des matériaux, ce procédé permet l’élaboration de revêtements extrêmement uniformes, conformes et denses, avec un contrôle précis de l’épaisseur à l’échelle nanométrique. Ces caractéristiques confèrent aux couches déposées par ALD des propriétés barrières remarquables, notamment vis-à-vis de la vapeur d’eau et de l’oxygène, même lorsque les épaisseurs mises en œuvre ne sont que de quelques dizaines de nanomètres.
L’utilisation de l’ALD pour les applications barrières s’est développée dans de nombreux secteurs industriels variés. Elle concerne notamment les composants en microélectronique, les diodes électroluminescentes organiques ( Organic Light Emitting Diodes , OLEDs), les cellules photovoltaïques, les emballages alimentaires et cosmétiques. La possibilité de déposer des couches à basse température sur des substrats flexibles, ou sensibles à la température, constitue un atout supplémentaire pour ces applications.
Cet article présente les principes fondamentaux gouvernant la perméation des gaz au travers des matériaux, et les principales méthodes de caractérisation des propriétés barrières. Il décrit ensuite les spécificités du procédé ALD appliqué à l’encapsulation, les matériaux couramment utilisés et les mécanismes de croissance sur différents substrats. Enfin, il analyse les relations entre les paramètres du procédé et les performances barrières obtenues, avant d’illustrer les perspectives industrielles de cette technologie à travers plusieurs exemples d’applications représentatifs.
Points clés
Domaine : technique d’élaboration et caractérisation.
Degré de diffusion de la technologie : croissance.
Technologies impliquées : ALD,...
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MOTS-CLÉS
Encapsulation | Dépôt de couches atomiques (ALD) | Couches barrières aux gaz | Perméation
VERSIONS
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- Version archivée 1 de oct. 2016 par Tony MAINDRON, Messaoud BEDJAOUI
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RÉFÉRENCE BIBLIOGRAPHIQUE
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Barrières à l’environnement par ALD
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