Zinc oxide growth and its interfaces with metals observed by photoemission
Croissance d'oxyde de zinc et ses interfaces avec métaux observés par photoémission
Résumé
Thin films are a common way to add functionality to flat glass. In a wide range of commercial products for building materials and automotive industry, thermal insulation is improved by the deposition of a continuous nanometric film of Ag which is thin enough to ensure optical transparency but thick enough to reflect infra-red light. The low-emissive coatings consist of complex stacks of thin films deposited at the industrial scale by magnetron sputtering on window-sized glass plates. Dewetting or delamination may impact the performance and lifetime of the product due to a poor adhesion of Ag. Therefore, Ag is sandwiched in between ZnO{0001}-textured films which turned out to be the best candidate to improve Ag crystallization and adhesion. Blocker layers of transition metals, such as titanium, are also added at the interface. In this industrial context, the present thesis focused on several fundamental aspects of metal/ZnO interfaces by combining surface science approaches on single crystals and model sputtered films. Several original measurement strategies and model systems have been employed to tackle the questions of: (i) the Ag/ZnO electrical contact, (ii) the control of the polarity of sputtered ZnO films on amorphous substrates, and (iii) the evolution of the chemistry of buried Ti/ZnO interface during thermal treatment.
Les films minces sont couramment employés pour apporter de nouvelles fonctionnalités au verre plat. Dans une grande gamme de produits industriels pour le bâtiment et l'automobile, l'isolation thermique est améliorée par le dépôt de films nanométriques d'Ag qui sont suffisamment minces pour la transparence optique mais suffisamment épais pour refléter l'infrarouge. Ces revêtements bas-emissifs sont des empilements complexes de films minces qui sont déposés à l'échelle industrielle par pulvérisation cathodique sur les panneaux de verre. Le démouillage ou la délamination peuvent réduire la performance optique et la durabilité du produit en raison de l'adhésion médiocre entre l'Ag et les couches adjacentes. Le film d'Ag est par conséquent pris en sandwich entre des couches texturées {0001} de ZnO qui se trouve être le meilleur candidat pour améliorer la cristallisation et l'adhésion. Des couches dites bloqueurs de métaux de transition tels que le Ti sont également ajoutées à l'interface. Dans ce cadre industriel, cette thèse s'est penchée sur divers aspects fondamentaux des interfaces métaux/ZnO en combinant des approches de science des surfaces sur des monocristaux et des films pulvérisés. Plusieurs stratégies de mesure et systèmes modèles ont été employés pour aborder les questions du contact électrique à l'interface Ag/ZnO, du contrôle de la polarité dans les films pulvérisés de ZnO et de l'évolution de la chimie à une interface enterrée Ti/ZnO lors d'un traitement thermique.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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