Expertise
– Matériaux pour l’énergie-photovoltaïque en couches minces
les études sont focalisées sur l’utilisation de la pulvérisation cathodique pour la réalisation des différentes couches de matériaux entrant dans la composition des cellules, y compris l’absorbeur. Les différents matériaux (oxydes fonctionnels et semiconducteurs) sont développés dans le cluster de pulvérisation Alliance Concept CT200 soit à partir de cibles à composition adaptée (cas du CIGS) soit à partir de cibles d’élément unique en configuration de co-pulvérisation confocale pour les nouveaux matériaux (cas de la filière Zn(Sn, Ge, Si)N2). Le cas échéant, l’influence d’un post-traitement thermique (RTA Jipelec) est investigué sur le comportement des matériaux.
1. cellule solaire en films minces de type CIGS (empilement Mo/CIGS/ZnO:Al entièrement déposé en pulvérisation cathodique)
– Dépôt de couches magnétiques par pulvérisation cathodique
Deux bâtis de pulvérisation cathodique sont utilisés pour le dépôt de couches magnétiques métalliques : Un Leybold Z550 (RF, DC) ainsi que la chambre 1 du cluster Alliance Concept CT200 (RF, DC, DC-pulse). Les principaux matériaux déposés sont les métaux de transition (Fe, Co), alliages avec des terres rares (Tb, Sm, Gd) et combinaisons avec buffers non-magnétiques (Cu, Ru, Pt…). Un savoir-faire particulier existe sur le dépôt de couches magnétostrictives nanostructurées de type Nx[TbCo2 (x nm)/FeCo (y nm)] à anisotropie magnétique contrôlée. Ces empilements sont utilisés pour des applications de type contrôle de l’aimantation par effet magnétoélectrique ou couplage avec des ondes acoustiques de surface.
1. Exemple de multicouche magnéto-élastique utilisé dans un capteur de champ magnétique à ondes acoustiques de surface (SAW). Groupe Aiman-films
– (micro)stockage électrochimique de l’énergie: matériaux pour micro-batteries tout solide à ions lithium et pour micro-supercondensateurs (gamme d’épaisseur 0.1 à 20 µm selon l’application). Dans le volet micro-batterie à ions lithium, l’IEMN (groupe CSAM) possède une expertise reconnue sur:
- le dépot de barrière de diffusion au lithium en nitrure de titane (TiN, bati Alliance concept 4 » DP650, Journal of the Electrochemical Society 2015)
- la mise au point d’électrolyte solide de type LiPON (> 1 µm, cluster CT 200, Material Chemistry and Physics 2010)
- le développement d’électrode positive à haut potentiel en LiFePO4/C et LiMn1.5Ni0.5O4 (< 10 µm, cluster CT 200, Chem mat 2017 & ESM 2018)
- la mise au point d’électrode négative en Nb2O5 (< 3 µm, cluster CT 200)
-micro-supercondensateur (groupe CSAM), le savoir faire s’articule autour:
- de la mise au point de carbure métallique (TiC, < 20 µm, cluster CT 200, Science 2016, Electrochemica acta 2016, Journal of power sources 2016 & AFM 2017) pour micro-supercondensateur carbone / carbone
- du développement de nitrure de métal de transition VN ou WN (< 10 µm, Cluster CT 200, Advanced Materials Technologies 2018) comme électrode pseudocapacitive)
Contact: Marc Dewitte, Annie Fattorini, Isabelle Roch Jeune (responsable de la ressource)