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Étude des surfaces de quartz et de Si/SiO2 modifiées par implantation ionique à l'aide de la technique XPS

Mélanie Chassé
Georges Veilleux
Guy Ross
MC

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Mélanie Chassé

Résumé de la communication

L'objectif de cette recherche est de modifier la mouillabilité des surfaces composées d'oxyde de silicium, SiO2, principal composant de la porcelaine, des verres et des couches anti-rayures utilisées en optométrie, afin de mettre au point des traitements anti-buée et anti-givre. L'implantation ionique à basse énergie (~keV) est un outil efficace pour ces traitements. Il a l'avantage sur les plasmas de permettre un meilleur contrôle des paramètres de traitement (énergie, dose et pureté du faisceau) tout en éliminant les rayonnements X et UV. Les matériaux utilisés sont le quartz (isolant) et le silicium (semi-conducteur avec une surface de SiO2) ce qui permet d'étudier l'effet lié à l'accumulation de charges électriques en surface. Afin de lier la structure des surfaces aux propriétés de surface mesurées, nous avons caractérisé les surfaces avant et après les traitements, à l'aide de la mesure des angles de contact et des techniques XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy), MEB (Microscopie Électronique à Balayage) et d'analyse nucléaire (ERD, RBS). Les analyses XPS, d'échantillons de Si implantés à l'argon, ont révélé la formation de lien Si-C (principalement en surface) ainsi que la diminution relative des liens C-C et C-O. Après un vieillissement à l'air libre pendant 2000 heures, l'échantillon est devenu plus hydrophobe et sa concentration de carbone a augmenté de 10%. Ce vieillissement a également amené une diminution relative des liens Si-C et la formation de nouveaux liens C-C. De plus, le temps permet une uniformisation de la concentration de carbone dans le matériau. Enfin, l'angle de contact du silicium (100) (60°), qui est deux fois plus grand que celui du quartz (34°), devient quatre fois plus petit (~ 5°) que celui du quartz (20°) après implantation d'Ar+. Après 1000 heures, le quartz et le Si ont des angles similaires (~ 65°). Ces résultats seront discutés lors de la présentation.

Contexte

Section :
Physique
news icon Domaine de la communication :
Physique
host icon Hôte : Université de Montréal

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Thème du communication :

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