Structuration de couches minces par transfert de matière induit by sparkunder12

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									               Laboratoire                     Lasers Plasmas                            et      Procédés
                                                 Photoniques
UMR 6182 CNRS - Université de la Méditerranée - Campus de Luminy, C917 - 13288 Marseille Cedex 9 - France



                                                 Proposition de thèse

     Structuration de couches minces par transfert de matière induit par laser.


Descriptif du projet :

Actuellement la structuration de couches minces à l'échelle micrométrique trouve des
applications dans des secteurs très différents: citons par exemple la fabrication de bio-
puces ou il s'agit de la réalisation de matrices de spots susceptibles de contenir divers
composés (cellules, ADN, nanoparticules fonctionnalisées...) destinées à l’analyse de
milieux ou a des applications médicales, ou citons encore la fabrication de composants
électroniques organiques tels que des diodes électroluminescentes (OLED) ou des
transistors en couche mince (OTFT) destinés à des applications sur supports souples pour
l'électronique plastique.
Dans ce contexte, la réalisation par une technique de dépôt sélectif, de structures, de
spots ou de lignes de matériaux métallique et/ou organique voire de gouttelettes, de
dimensions caractéristiques de l’ordre de quelques dizaines de microns, est d’un intérêt
considérable. Depuis quelques années le laboratoire LP3 développe un procédé adapté à
ce type de réalisations. Il consiste à décoller sélectivement une couche mince de
matériau et à la déposer sur autre substrat, placé à proximité, en une seule opération
sous l’effet d’un rayonnement laser, et ce sans qu’il y a perte de ses propriétés. Ce
procédé s’appelle le LIFT (Laser Induced Forward Transfer).
En fonction des propriétés optiques et thermomécaniques du matériau considéré à la
longueur d’onde utilisée et de la fluence d’irradiation, les processus entrant en jeu lors de
l’interaction diffèrent, allant d’une ablation thermique du matériau à une éjection
mécanique sous l’action d’ondes de pression de forte amplitude. Dans ce dernier cas,
l’absorption du rayonnement est confinée entre le substrat et la couche de matériau à
éjecter. La dissipation d’énergie sous forme mécanique ou acoustique devient plus
importante que dans le cas d’une expansion libre de la zone irradiée. Le contrôle du
procédé passe par la connaissance des différents mécanismes se produisant lors de ces
trois phases - ablation – transfert – dépôt – et par la détermination du rôle des différents
paramètres mis en jeu (densité d’énergie laser, profil spatial et temporel de l’impulsion,
propriétés optiques, thermique et mécaniques du matériau à transférer, épaisseur de la
couche mince, éloignement des deux échantillons, propriétés du substrat receveur…..).
Les mécanismes physiques intervenant lors du transfert de matière seront étudiés plus
spécifiquement pour des couches organiques ou non, composées de nanoparticules ou de
matériaux de type oligomère. Des diagnostics de visualisation en temps réel (caméra
ICCD rapide) des phases d'ablation et de transfert seront utilisés pour étudier la
dynamique d'éjection du matériau induite par l'irradiation laser. Les objectifs sont de
déterminer la nature des processus mis en jeu, et optimiser ainsi le transfert en fonction
des paramètres d'irradiation et de la nature du matériau utilisé. L’importance de la
structuration du substrat donneur (couche protectrice piégeant le rayonnement laser,
structure multicouches…) sera également étudiée. Des analyses par microscopie optique,

Laboratoire Lasers, Plasmas et Procédés Photoniques. Pôle scientifique de Luminy, 163 avenue de Luminy, C. 917, 13288 Marseille cedex 9.
                : 33.(0)4.91.82.93.81, fax : 33.(0)4.91.82.92.89,   alloncle@lp3.univ-mrs.fr, site : http://www.lp3.univ-mrs.fr
électronique à balayage ou à force atomique seront mises en place afin de caractériser la
morphologie et les propriétés des dépôts.
Au sein du laboratoire ce travail s’inscrit dans des projets de recherche en cours (ANR)
ou à venir (dépôt d'un projet Européen en cours d'évaluation…) dont l’intérêt scientifique
et technologique est tout à fait compatible avec le déroulement d’une dune thèse.
Par ailleurs, diverses collaborations, contractuelles ou non, avec des partenaires Français
et Etrangers permettent de confronter différentes compétences au profit d'un
enrichissement de connaissances de part et d’autre, contexte très bénéfique au bon
déroulement d’une thèse.

Domaines de compétences: Physique, optique, couches minces, interaction laser-matière,
Travail expérimental.
Période: début septembre 2009 pour trois ans
Lieu: Laboratoire LP3, Campus de Luminy, 163, avenue de Luminy, 13009 Marseille
Directeur de thèse : Anne-Patricia Alloncle, Tel. 04.91.82.93.81, alloncle@lp3.univ-mrs.fr




Laboratoire Lasers, Plasmas et Procédés Photoniques. Pôle scientifique de Luminy, 163 avenue de Luminy, C. 917, 13288 Marseille cedex 9.
                : 33.(0)4.91.82.93.81, fax : 33.(0)4.91.82.92.89,   alloncle@lp3.univ-mrs.fr, site : http://www.lp3.univ-mrs.fr

								
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