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Title: Investigation of the impact of various parameters on the morphology of thin films produced by the sputtering process
Authors: Refas Salah Eddine Chouaib
Keywords: magnetron sputtering
physical vapor deposition
sputtered material
Monte Carlo simulation
Issue Date: 15-يون-2023
Publisher: FACULTÉ DES SCIENCES APPLIQUÉES
Abstract: the magnetron sputtering method is a physical vapor deposition (PVD) method that uses low pressure plasmas and is currently widely employed in industry for the synthesis of thin films in fields of application like mechanics, optics, electronics, data storage, or even decorating. This technique involves creating a thin layer or film on the material surface, known as the "substrate," in order to give it the properties of the sputtered material. In this thesis our work will focus on studying the factors that can impact the deposition process, based on the Monte Carlo simulation, we will use the SRIM model to calculate the sputtering yield of the metals and semiconductors used as the target material, considering the Argon as bombardment gas, we deduce firstly the best sputtering yield possible in order to identify the maximum bombardment energy and angle of incident which will help us to obtain the highest number of atoms ejected from each material used, then the sputtered atoms transport into the substrate will be calculated by using the second model SIMTRA, during the transport of these species, a variation in temperature (100, 300 and 600K) and pressure (0.5, 2 and 5Pa) is applied ,finally we will analyze the deposition of the atoms ejected by a target-substrate distance variation, the ultimate goal is to understand the effect of those parameters on the deposition of thin films and to deduce the finest adjustment for the magnetron sputtering that we should apply to acquire a maximum number of atoms arrived on the substrate.
Description: La méthode de pulvérisation magnétron est une méthode de dépôt physique en phase vapeur (PVD) qui utilise des plasmas à basse pression et qui est actuellement largement employée dans l'industrie pour la synthèse de films minces dans des domaines d'application comme la mécanique, l'optique, l'électronique, le stockage de données, ou encore la décoration. Cette technique consiste à créer une couche ou un film mince à la surface d'un matériau, appelé " substrat ", afin de lui conférer les propriétés du matériau pulvérisé. Dans cette thèse, notre travail se concentrera sur l'étude des facteurs qui peuvent avoir un impact sur le processus de dépôt. Basé sur la simulation de Monte Carlo, nous utiliserons le modèle SRIM pour calculer le rendement de pulvérisation des métaux et semi-conducteurs utilisés comme matériau cible, en considérant l'Argon comme gaz de bombardement, nous déduisons d'abord le meilleur rendement de pulvérisation possible afin d'identifier l'énergie maximale de bombardement et l'angle d'incidence qui nous aideront à obtenir le plus grand nombre d'atomes éjectés de chaque matériau utilisé, ensuite le transport des atomes pulvérisés dans le substrat sera calculé en utilisant le deuxième modèle SIMTRA, pendant le transport de ces espèces, une variation de la température (100, 300 et 600K) et de la pression (0. 5, 2 et 5Pa) est appliquée, enfin nous analyserons le dépôt des atomes éjectés par une variation de la distance ciblesubstrat, le but ultime est de comprendre l'effet de ces paramètres sur le dépôt de films minces et d'en déduire le réglage le plus fin de la pulvérisation magnétron que nous devrions appliquer pour acquérir un maximum d'atomes arrivés sur le substrat.
URI: http://dspace.univ-tiaret.dz:80/handle/123456789/12569
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