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Université Grenoble Alpes


L’électrification intelligente au service de la transition énergétique

Smart electrification towards energy transition
Mis à jour le 19 février 2013
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Le parylène est un polymère de plus en plus utilisé dans des applications en électronique, microélectronique, électricité, médecine, pharmacologie, spatial, micromécanique, nanotechnologies... Par exemple, dans l'ULSI (Ultra Large Scale Integration), le parylène peut constituer un bon candidat comme isolant d'interconnexion (low k) depuis que ses potentialités d'adhérence ont été améliorées. Dans ces mêmes technologies, on le retrouve également comme barrière de diffusion d'ions de cuivre dans des capacités MIS (metal-insulator-semiconductor). Il constitue également un bon candidat comme encapsulant de transistors organiques. On le retrouve également dans des MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) : valves de micropompes, microcanaux pour la microfluidique et dans l'électromouillage... Pour un certain nombre de ces applications, l'investigation des propriétés (di)électriques sur ce matériau devient indispensable.

Contexte de la thèse

        Le parylène est un polymère qui se dépose en couche mince par un procédé chimique en phase vapeur (CVD). Ses propriétés hydrophobes, sa conformabilité, son pouvoir de barrière à l'humidité et aux gaz, sa transparence, sa bonne tenue diélectrique, sa biocompatibilité rendent ce polymère incontournable dans des applications toujours plus nombreuses et diversifiées. Paradoxalement, ses propriétés (di) électriques en lien avec ses propriétés physico-chimiques ont été peu étudiées. L'objet de ce travail de thèse a consisté notamment à faire ce lien à travers plusieurs familles de parylène.

 

Avancées amenées par le travail de thèse

        Ce travail de thèse aura permis de comprendre en profondeur les propriétés diélectriques et de conductivité de six familles de parylène en lien avec les propriétés structurales (degré de cristallinité) mais aussi une analyse des changements opérés sur ces matériaux suivant les conditions de dépôt (température du substrat, inclinaison du porte-échantillon en cours de dépôt) ou encore après des post-traitements (recuits, traitements plasma). Au-delà des interprétations scientifiques, ces travaux constituent une base de données importante sur ces matériaux à la fois pour les chercheurs et les industriels incorporant ces polymères pour leurs applications.

 

     Constante diélectrique à 1 kHz de 3 familles de parylène

     Impact de traitements plasma sur les propriétés diélectriques

de couches de PPX C

 

Changement de la capacité du PPX F suivant la température du substrat d'accueil pendant le dépôt des couches (procédé CVD)

 

 

 

 

 

Structure chimique des familles de parylène étudiées

 

Bibliographie

1.           A. Kahouli, A. Sylvestre, L. Ortega, F. Jomni, B. Yangui, M. Maillard, B. Berge, J.C. Robert, J. Legrand, Structural and dielectric study of parylene C thin films', Applied Physics Letters, 94(15), 152901, 2009.

2.        A. Kahouli, F. Jomni, A. Sylvestre, B. Yangui, J. Legrand, I-t, J-1/T and J-E characteristics for the understanding of the main mechanism of electric conduction and the determination of the glass transition temperature of parylene C thin films', Journal of Physics D: Applied Physics, 44, 505302 (6 pp.), 2011.

3.        A. Kahouli, A. Sylvestre, F. Jomni, B. Yangui, J. Legrand, Ac-conductivity and dielectric relaxations above glass transition temperature for parylene-C thin films', Applied Physics A, 106, pp. 909-913, 2012.

4.       A. Kahouli, A. Sylvestre, F. Jomni, E. André, J.-L. Garden, B. Yangui, B. Berge, J. Legrand, Dielectric properties of parylene AF4 as low-k material for microelectronic applications', Thin Solid Films, 520, 7, pp. 2493-2497, 2012.

5.        A. Kahouli, A. Sylvestre, F. Jomni, B. Yangui, J. Legrand, Experimental and theoretical study of AC electrical conduction mechanisms of semicrystalline parylene C thin films', The Journal of Physical Chemistry A, 116(3), pp. 1051-1058, 2012.

6.      A. Kahouli, A. Sylvestre, S. Pairis, J.F. Laithier, Effect of ClH aromatic substitution on structural and dielectric properties of poly(p-xylylene), Polymer, 53, pp. 3001-07, 2012.

7.        A. Kahouli, E. André, A. Sylvestre, S. Pairis, F. Jomni, B. Yangui, J.-L. Garden, Structure and dielectric study of poly(a, a difluoro-p-xylylene) thin films: highlight of the substrate temperature effect', Chemical Vapor Deposition, 18, issue 4-6, pp. 147-150, 2012.

8.      A. Kahouli, A. Sylvestre, S. Pairis, J.-L. Garden, E. André, F. Jomni, B. Yangui, Effect of O2, Ar/H2 and CF4 plasma treatments on the structural and dielectric propoerties of parylene-C thin films', Journal of Physics D: Applied Physics, 45, 215306 (7 pp), 2012.

9.      A. Kahouli, L. Wei, A. Lakhtakia, A. Sylvestre, Low-frequency dielectric functions of dense and chevronic thin films of parylene C', Materials Letters, 95, 63-66, 2013.

 

 

 

 


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mise à jour le 19 février 2013

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