INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Par la suite, nous décrirons plus particulièrement un substrat comprenant un support, un film d’oxyde transparent conducteur et une couche métallique (aussi appelée couche de métallisation). Cependant, le procédé peut également être mis en œuvre pour un substrat formé d’un film transparent conducteur et d’une couche métallique.
La couche de métallisation peut représenter de 0,01 % à 1 % en masse de la cellule.
Par exemple, pour une cellule HJT, une couche de métallisation en indium peut représenter 0,27% massique de la cellule.
De préférence, la couche métallique est en argent.
Pour la mise en œuvre du procédé, le mandrin 20 est maintenu en place à l’aide de mors, non représentés sur les figures, fixés autour de ses parties d’extrémité longitudinales respectives, illustrées en 21 et 22 sur la . Entre les parties d’extrémité longitudinales 21 et 22 du mandrin 20 se situe sa zone dite utile 23, autour de laquelle sera formée la pièce 10 selon l’invention.
La première étape du procédé selon l’invention, illustrée en a/ et b/ sur la , consiste à former, autour du mandrin 20, une première préforme fibreuse 32 destinée à former le renfort fibreux de la peau intérieure 11 de la pièce. Le procédé peut utiliser à cet effet une machine à enroulement filamentaire classique en elle-même et une ou plusieurs bobines de fibre(s) continue(s), plusieurs bobines, du même type de fibre ou de types de fibres différents, pouvant être utilisées simultanément. Une ou plusieurs fibres 30 sont ainsi enroulées autour du mandrin, en une ou plusieurs passes. Préférentiellement, au moins une ou plusieurs passes sont réalisées en orientant la/les fibre(s) 30 à 90 degrés par rapport à l’axe longitudinal 24 du mandrin 20, comme illustré en a/ sur la . Une ou plusieurs autres passes peuvent être réalisées autour de la structure fibreuse 31 formée par la/les fibre(s) de la ou des premières passes, en orientant la/les fibre(s) 30 différemment, par exemple selon un angle compris entre 45 et 80 degrés par rapport à l’axe longitudinal 24 du mandrin 20, comme illustré en b/ sur la . Le nombre total de passes réalisées, et l’orientation des fibres pour chacune, est choisi en fonction de l’épaisseur souhaitée pour la peau intérieure 11 de la pièce, et de la résistance mécanique requise pour cette dernière, en fonction de l’application visée. On obtient à l’issue de cette étape, autour du mandrin 20, une première préforme fibreuse cylindrique 32, visible en c1/ sur la , dont l’axe longitudinal, coïncidant avec l’axe longitudinal 24 du mandrin 20, constituera l’axe longitudinal 101 de la pièce 10.
Le procédé comprend l’introduction dans la première préforme fibreuse 32 d’un précurseur de la matrice de ladite peau intérieure 11. Cette introduction peut être réalisée après avoir formé la première préforme fibreuse 32, par exemple en y injectant une composition liquide à base d’un tel précurseur. Préférentiellement, elle est réalisée par imprégnation de la ou des fibre(s) 30 par une telle composition avant leur enroulement autour du mandrin 20. A cet effet, la/les fibre(s) 30 peuvent par exemple être entrainées en défilement dans un bain d’une telle composition puis enroulées autour du mandrin 20, directement ou après une étape de séchage éventuelle, l’ensemble de ces étapes étant de préférence réalisées en continu.
On obtient ainsi, autour du mandrin 20, une première préforme fibreuse cylindrique 32 imprégnée d’un précurseur de la matrice de la peau intérieure 11. Cette première préforme fibreuse 32 peut être soumise à une étape de consolidation éventuelle, et/ou à une étape de stabilisation thermique, en étape suivante du procédé, par un traitement adéquat du précurseur de la matrice de la peau intérieure qui l’imprègne. Préférentiellement, de telles étapes sont réalisées ultérieurement, après la formation de la couche centrale 12 ou après la formation de la deuxième préforme fibreuse 42 et de son imprégnation par un précurseur de la matrice de la peau extérieure 13.
Optionnellement, une couche de colle réfractaire, telle qu’une colle céramique, par exemple la colle commercialisée sous la dénomination Aremco Ceramabond® 569, ou une couche de composition de précurseur de la matrice de la peau intérieure 11, additivée ou non, notamment par une charge céramique telle que ci-avant décrite, est déposée sur la surface de la première préforme fibreuse 32.
Des barres longitudinales 120 en matériau inorganique non métallique, par exemple en matériau céramique, sont ensuite disposées sur la première préforme fibreuse 32, comme illustré en c1/ sur la . Chacune de ces barres longitudinales 120 présente de préférence une section transversale telle que décrite ci-avant. Elle comporte deux faces longitudinales opposées 123, courbée ou définissant les bases d’un trapèze, dont l’une est disposée sur la première préforme fibreuse 32, deux bords longitudinaux opposés 121 et deux extrémités longitudinales opposées 122. Lorsque la longueur souhaitée pour la pièce 10 est supérieure à la longueur des barres longitudinales 120, plusieurs telles barres, deux dans l’exemple de réalisation montré sur la , référencées 120 et 120’, peuvent être alignées les unes derrière les autres selon l’axe longitudinal 101 de la pièce, aboutées en contact par leurs extrémités longitudinales 122 respectives.
Dans une première phase, des barres longitudinales 120 sont ainsi mises en place sur la partie supérieure de la préforme fibreuse 32, juxtaposées en contact par leurs bords longitudinaux respectifs 121, par exemple sur une portion supérieure de la préforme fibreuse 32 définie par un angle de 45 degrés, comme montré en c2/ sur la . Un système automatisé, non représenté sur les figures, utilisant par exemple des ficelles ou fibres de carbone, est ensuite mis en œuvre pour maintenir les barres longitudinales 120 en place. Une rotation du mandrin, par exemple de 45 degrés, est ensuite effectuée, et l’opération est ainsi reproduite 7 fois jusqu’à ce que l’ensemble de la surface de la première préforme fibreuse 32 soit recouverte par les barres longitudinales 120, comme montré en d1/ sur la .
Dans le cas où plusieurs barres longitudinales 120 sont alignées les unes derrière les autres selon l’axe longitudinal 101 de la pièce, comme illustré sur la , les jonctions 124 entre les barres longitudinales 120, 120’ successives d’un même alignement longitudinal sont décalées les unes par rapport aux autres entre deux alignements longitudinaux contigus, comme on peut le voir en d1/ sur la .
On obtient à l’issue de cette étape, autour du mandrin 20, une structure cylindrique, visible en d2/ sur la , formée de la première préforme fibreuse 32 imprégnée et d’un corps tubulaire cylindrique, constituant la couche centrale 12 de la pièce, disposé autour de cette première préforme fibreuse 32. Ce corps tubulaire cylindrique est formé par les barres longitudinales 120. Il peut optionnellement être enduit, en prévision de l’étape suivante du procédé, d’une couche de colle réfractaire telle que décrite ci-avant ou de composition de précurseur de la matrice de la peau extérieure 13, pouvant être additivée ou non, par exemple par une ou plusieurs charges céramiques telles que de poudres de carbone, verre, carbure, nitrure ou oxyde métallique, ou l’un quelconque de leurs mélanges.
La consolidation éventuelle et/ou la stabilisation thermique de la première préforme fibreuse 32 peuvent être réalisées à ce stade du procédé. Elles sont préférentiellement réalisées à un stade ultérieur du procédé.
L’étape suivante du procédé, illustrée sur la , est la préparation, autour du corps tubulaire cylindrique formé par les barres longitudinales 120, d’une deuxième préforme fibreuse 42 destinée à former le renfort fibreux de la peau extérieure 13 de la pièce 10. Cette étape est réalisée de manière similaire à celle décrite ci-avant en référence à la préparation de la première préforme fibreuse 32, en utilisant une/des fibre(s) 40 pouvant être identiques à celle(s) utilisée(s) pour cette dernière, ou différentes, et un précurseur de la matrice de la peau extérieure 13 pouvant être identique ou différent de celui de la matrice de la peau intérieure 11. Préférentiellement, les fibres et les précurseurs mis en œuvre sont identiques pour la peau intérieure 11 et pour la peau extérieure 13.
Le nombre et la configuration des passes réalisées peut cependant différer entre la deuxième préforme fibreuse 42 et la première préforme fibreuse 32. Préférentiellement, comme illustré en a/ sur la , deux passes à 90 degrés par rapport à l’axe longitudinal 101 de la pièce sont tout d’abord réalisées, puis les éléments de maintien en place des barres longitudinales 120 sont retirés. Une ou plusieurs autres passes peuvent ensuite être réalisées, notamment en orientant les fibres 40 selon un autre angle, par exemple à 60 degrés, autour de la structure fibreuse 41 formée par les passes à 90 degrés, comme montré en b/ sur la .
A l’issue de cette étape, on obtient, visible en c/ sur la , une préforme fibreuse 42 cylindrique imprégnée de précurseur de la matrice de la peau extérieure 13 de la pièce, recouvrant entièrement le corps tubulaire cylindrique formé par les barres longitudinales 120.
Le procédé selon l’invention comprend ensuite la stabilisation thermique de cette deuxième préforme fibreuse 42, par traitement thermique du précurseur de la matrice de la peau extérieure 13 qui l’imprègne, ainsi que, si cela n’a pas déjà été effectué, la stabilisation thermique de la première préforme fibreuse 32, par traitement thermique du précurseur de la matrice de la peau intérieure 11 qui l’imprègne. Ces étapes peuvent chacune, optionnellement, en fonction des matériaux mis en œuvre, être précédée d’un étape de consolidation de la préforme fibreuse. De manière plus générale, les modalités des traitements mis en œuvre pour la consolidation éventuelle et la stabilisation thermique des préformes fibreuses, diffèrent selon les matériaux utilisés, notamment selon qu’il s’agisse de précurseurs de matrice de type céramique ou géopolymère. Il entre dans les compétences de l’homme du métier d’en déterminer les conditions en fonction de chaque combinaison de matériaux particuliers. A titre d’exemple, il peut s’agir, pour chacune de la consolidation et de la stabilisation thermique, d’une cuisson, en étuve ou autoclave, à la température appropriée, à pression atmosphérique ou sous pression réduite, afin de réaliser le frittage de particules de précurseur(s) de céramique ou la polymérisation de précurseur(s) d’un géopolymère par exemple. Les opérations de consolidation peuvent quant à elles autrement être réalisées à température ambiante, en laissant la matrice durcir pendant une plus longue durée, typiquement de plusieurs heures.
A l’issue des étapes de stabilisation thermique de la première préforme fibreuse 32 et de stabilisation thermique de la deuxième préforme fibreuse 42, ces étapes ayant préférentiellement été réalisées simultanément par un traitement thermique conjoint, pour chacune de la peau intérieure 11 et de la peau extérieure 13, on obtient des matériaux durs, dans lesquels un renfort fibreux, issu de la préforme fibreuse, est noyé dans une matrice inorganique.
Lors du retrait du substrat source 13, seule la zone centrale de la couche à transférer 15 située à la fois en vis-à-vis des parties activées des surfaces de collage et hors du vis-à-vis des marches 29 et 31 reste fixée au substrat destination 17. La partie périphérique du substrat destination 17, située en vis-à-vis des marches 29 et 30 reste en revanche libre, c'est-à-dire non recouverte par la couche 15.
Là encore, les étapes d’activation des surfaces de collage ( ) et de collage ( ) sont réalisées sans rupture de vide, par exemple au sein d'un même équipement, comprenant par exemple, une chambre d'activation dans laquelle est mise en oeuvre l'étape de gravure de la et l'étape d'activation de la , et une chambre de collage dans laquelle est mise en oeuvre l'étape de collage de la .
Dans l'exemple illustré en , la gravure de la couche 15 est réalisée à travers un disque de masquage 31 de sorte à former une marche 29 dans la couche 15 et la gravure du substrat destination 17 est réalisée à travers un disque de masquage 33 de sorte à former une marche 30 dans le substrat destination 17. En variante, un disque de masquage peut être prévu uniquement sur la couche 15 ou uniquement sur le substrat destination 17 de façon à former une marche sur une seule des deux surfaces de collage.
De plus, dans l’exemple illustré en , la surface de collage de la couche 15 est activée à travers un anneau de masquage 21 et la surface de collage du substrat destination 17 est activée à travers un anneau de masquage 23. En variante, un anneau de masquage peut être prévu sur uniquement la surface de collage de la couche 15 ou uniquement sur la surface de collage du substrat destination 17. Dans ce cas, lors de la mise en contact des surfaces de collage, la fixation de la couche 15 sur le substrat destination 17 ne s’opère pas en périphérie de l’assemblage, dans la mesure où les liaisons pendantes n’auront été formées que sur l’une des deux surfaces de collage.
Un avantage du procédé des figures 3A à 3F est que la gravure des marches 29 et/ou 30 permet d’améliorer la netteté de la limite entre la zone centrale collée et la zone périphérique non collée de la couche 15. De fait de la délimitation des surfaces de collage par les anneaux de masquage 21 et/ou 23, les marches 29 et/ou 30 peuvent toutefois être relativement peu profondes, par exemple de profondeur inférieure à 500 nm et de préférence inférieure à 100 nm.
Un exemple plus détaillé de mise en oeuvre du procédé des figures 2A à 2E va maintenant être décrit. Dans cet exemple, on propose de transférer une couche monocristalline de 4H-SiC d'un substrat source en 4H-SiC sur un substrat destination correspondant à une plaque 3C-SiC polycristallin. Dans cet exemple, une couche enterrée est implantée dans une plaque 4H-SiC avec des ions d'hydrogène, la couche enterrée délimitant la couche à transférer sur le substrat destination. L'étape d'implantation est par exemple réalisée avec une dose de l’ordre de 5.10 16 at/cm² et une énergie de l’ordre de 95 keV. Toujours dans cet exemple, à la suite de l'étape d'implantation, la plaque de 4H-SiC et la plaque de 3C-SiC subissent une étape de nettoyage permettant l'élimination de contaminants surfaciques. A la suite de l'étape de nettoyage, les deux plaques sont introduites dans une chambre de dépôt de l'équipement ADB dans laquelle elles voient chacune leur face supérieure revêtue d'un film de silicium déposé, à travers un masque annulaire masquant sa partie périphérique sur une largeur de l’ordre de 1 mm. Dans cet exemple, le masque annulaire est en silice fondue. Cette étape est réalisée à température ambiante sous ultra vide correspondant à une pression de l’ordre de 10 -6 Pa (c'est-à-dire 10 -8 mbar). A l'issue de cette étape, chacune des deux plaques 4H-SiC et 3C-SiC a sa face supérieure recouverte d'un film de silicium d'une épaisseur supérieure à 1 nm et inférieure à 20 nm sur l'intégralité de sa face supérieure à l'exclusion d'un anneau de l’ordre de 1 mm de largeur au bord de la plaque. Sans rupture de vide et dans une autre chambre de collage, les deux plaques sont collées en prenant soin de mettre en contact les films de silicium formés sur chacune des deux plaques 4H-SiC et 3C-SiC. L'ensemble collé est ensuite soumis à un traitement thermique afin de provoquer une fracture, dans la plaque 4H-SiC, entre la couche à transférer et le substrat source au niveau de la couche enterrée et ainsi retirer le substrat source. Le traitement thermique est par exemple réalisé à environ 900 °C pendant environ 30 minutes. Des étapes de polissage et/ou nettoyage peuvent être prévues avant de soumettre la structure formée du substrat destination et de la couche à transférer à un nouveau recuit de l'ordre de 1700 °C pendant environ 30 minutes.
Un exemple plus détaillé de mise en oeuvre du procédé des figures 3A à 3F va maintenant être décrit. Dans cet exemple, on propose de transférer un film en germanium d'un substrat source correspondant à une plaque en germanium sur un substrat destination correspondant à une plaque de silicium. Dans cet exemple, une couche enterrée est implantée dans la plaque de germanium avec des ions d'hydrogène, la couche enterrée délimitant la couche à transférer du substrat destination. L'étape d'implantation est réalisée avec une dose de l’ordre de 5.5.10 16 at/cm² et une énergie d’environ 100 keV. Toujours dans cet exemple, à la suite de l'étape d'implantation, la plaque de silicium et la plaque de germanium sont introduites dans une chambre d'activation de l'équipement SAB sous ultravide (c'est-à-dire inférieur à 10 -7 mbar) dans laquelle leurs faces supérieures sont gravées, chacune à travers un disque, en silicium, dont le diamètre est inférieur d’environ 3 mm, au diamètre des plaques. La gravure est réalisée alors que les plaques sont en rotation, par exemple avec une vitesse de l’ordre de 70 rpm. La gravure est réalisée sous un flux d'argon ayant une énergie de l’ordre de 200 eV avec une intensité de l’ordre de 150 mA pendant environ 10 minutes. A l'issue de l'étape de gravure, les deux plaques passent dans un sas de transfert (load port) lequel la pression monte à 500 mbar grâce à un flux d'azote avant de redescend sous-ultravide grâce à une purge par flux d'argon à 500 mbar. Les plaques reviennent ensuite dans la chambre d'activation sous-ultravide. Les faces supérieures des deux plaques sont ensuite chacune activée, à travers un masque annulaire, en silicium, masquant sa partie périphérique sur une largeur de l’ordre de 2,5 mm, par des atomes d'argon ayant une énergie d’environ 200 eV et une intensité de l’ordre de 150 mA et ce pendant une minute. Sans rupture de vide et dans une autre chambre de collage, les deux plaques sont collées en prenant soin de mettre en contact les faces activées de chacune des deux plaques germanium et silicium. L'étape de collage est opérée sous une température d’environ 250 °C sous ultravide. L'ensemble collé est ensuite soumis à un traitement thermique afin de provoquer une fracture, dans la plaque de germanium, entre la couche à transférer et le substrat source au niveau de la couche enterrée et ainsi retirer le substrat source. Le traitement thermique est par exemple réalisé à environ 330 °C pendant environ 10 heures. Dans cet exemple, un film de germanium d'environ 800 nm est transféré sur le silicium.
Par ailleurs, les modes de réalisation des figures 2A à 2E et 3A à 3F peuvent être combinés. Plus précisément, l'activation des surfaces lors de l'étape illustrée en peut être effectuée suivant le procédé d'activation décrit en relation avec la .
De plus, les modes de réalisations ont été décrits pour des substrats source et destination circulaires toutefois ils peuvent avoir une forme différente.
Encore, bien que les procédés proposés soit avantageux pour le transfert d'une couche semiconductrice d’un substrat source vers un substrat destination, ils peuvent également être mis en oeuvre pour transférer des couches de natures différentes comme des couches métalliques ou des couches diélectriques d’un substrat source vers un substrat destination.
Par ailleurs, dans les modes de réalisations décrits, l'anneau de masquage peut être remplacé par un cadre ou un anneau ovoïde. De plus, les bords de l'anneau de masquage peuvent être ondulés et ne pas avoir la forme d'un cercle.
Procédé et système pour déposer un nano-objet sur une surface réceptrice, et système d’agrafage intégrant un tel système de dépôt DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne un procédé ainsi qu'un système de dépôt d'un nano-objet sur une surface réceptrice. Elle vise également un système d’agrafage intégrant un tel système de dépôt. Le domaine de l’invention est plus particulièrement celui des composants et systèmes quantiques.
ETAT DE LA TECHNIQUE Déposer des nanotubes sur une surface est actuellement un véritable défi technologique, du fait des très petites dimensions de ces nanotubes. C’est encore plus difficile lorsqu’il s’agit de déposer un nanotube sur deux électrodes espacées par une tranchée.
Le document “ One-step Direct Transfer of Pristine Signe-Walled Carbon Nanotubes for Functional Nanoelectronics ”, Chung Chiang Wu et al., Nanoletters 2010, [1] , divulgue une technique de transfert direct en une étape pour la fabrication de dispositifs nanoélectroniques fonctionnels à l'aide de nanotubes de carbone à paroi unique (SWNT) vierges. Les SWNT suspendus développés par la méthode de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) sont alignés et directement transférés sur des électrodes de dispositif préconfigurées à température ambiante.
Avantageusement, l’ammonium quaternaire de formule (I) est choisi parmi les ammoniums quaternaires de formule (I-a) : (I-a) dans laquelle : - n représente un entier entre 1 et 30 ; - R 2 à R 4 , identiques ou différents, représentent un groupe aliphatique, linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé, comportant de 1 à 30 atomes de carbone, éventuellement interrompu par un ou plusieurs hétéroatomes ou groupements carbonyles et/ou éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements choisis parmi OH, NH 2 , halogène, carboxy, alcoxy et alcoxycarbonyle ; et - X représente un anion de préférence choisi parmi les halogénures, les acétates, les phosphates, les lactates, les nitrites, les alkyles sulfates, les alkylaryles sulfates, les carbonates et les carboxylates ; de préférence, le au moins un ammonium quaternaire de formule (I) est choisi parmi les sels, notamment les halogénures tels que les chlorures, de : dioctyldiméthylammonium, dinonyldiméthylammonium, didécyldiméthylammonium, diundécyldiméthylammonium, dilauryldiméthylammonium, dimyristyldiméthylammonium, dicétyldiméthylammonium, distéaryldiméthylammonium, octyléthyldiméthylammonium, décyléthyldiméthylammonium, lauryléthyldiméthylammonium, myristyléthyldiméthylammonium, cétyléthyldiméthylammonium, décyloctyldiméthylammonium, stéaryléthyldiméthylammonium, myristylpropyldiméthylammonium, dinonyléthylméthylammonium, didécyloctylméthylammonium, et leurs mélanges ; et plus préférentiellement parmi les chlorures de : didécyldiméthylammonium, décyloctyldiméthylammonium, et leurs mélanges.
Avantageusement, la teneur totale en ammonium quaternaire de formule (I) varie de 0.01 à 5% en poids ; de préférence de 0.05 à 1% en poids ; et plus préférentiellement de 0.1 à 0.5% en poids par rapport au poids total de ladite composition.
Avantageusement, le au moins un ammonium quaternaire de formule (II) est choisi parmi les ammoniums quaternaires de formule (II-a) : (II-a) dans laquelle : - R 6 à R 8 , identiques ou différents, représentent un groupe aromatique tel qu’un groupe aryle ou alkylaryle, ou un groupe aliphatique, linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé, comportant de 1 à 30 atomes de carbone, éventuellement interrompu par un ou plusieurs hétéroatomes ou groupements carbonyles et/ou éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements choisis parmi OH, NH 2 , halogène, carboxy, alcoxy et alcoxycarbonyle ; et - X représente un anion de préférence choisi parmi les halogénures, les acétates, les phosphates, les lactates, les nitrites, les alkyles sulfates, les alkylaryles sulfates, les carbonates et les carboxylates ; de préférence, le au moins un ammonium quaternaire de formule (II) est choisi parmi les sels, notamment les halogénures tels que les chlorures, de : éthyldiméthylbenzylammonium, décyldiméthylbenzylammonium, lauryldiméthylbenzylammonium, myristyldiméthylbenzylammonium, cétyldiméthylbenzylammonium, stéaryldiméthylbenzyleammonium, didécylméthylbenzylammonium, dilaurylméthylbenzylammonium, dimyristylméthylbenzylammonium, dicétylméthylbenzylammonium, distéarylméthylbenzylammonium, décylethylméthylbenzylammonium, laurylethylméthylbenzylammonium, myristylethylméthylbenzylammonium, cétylethylméthylbenzylammonium, stéarylethylméthylbenzylammonium, et leurs mélanges ; plus préférentiellement parmi les chlorures de : lauryldiméthylbenzylammonium, myristyldiméthylbenzylammonium, cétyldiméthylbenzylammonium, et leurs mélanges.