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4.3 Décomposition d’organométalliques (MOD) 4.3.1 Description La décomposition d’organométalliques (MOD - metalorganic decomposition) est une méthode de synthèse qui, contrairement à la méthode sol-gel, ne fait pas spécialement intervenir de mécanismes réactionnels au sein de la solution : le mélange des précurseurs ne donne pratiquement pas lieu à des réactions de condensation et les interactions chimiques entre les molécules précurseurs sont considérées comme minimales que ce soit pendant la préparation de la solution ou pendant la phase de dépôt. Le mélange stoechiométrique des précurseurs organométalliques se fait d’ordinaire à température ambiante, à partir de précurseurs à longues chaînes carbonées de type carboxylate R-COO- : 2-ethylhéxanoate où R = C7H15, naphténate,… ou β-dicétonate R-CO-CH2-CO-R’ (tautomérisation = céto-énol (Figure 14)). Ces sels organométalliques sont peu sensibles à l’action de l’eau et particulièrement solubles dans des solvants non polaires comme le xylène. Mais les solvants choisis peuvent aussi bien être polaires (alcools, mélanges d’acides carboxyliques et d’alcools, …) que non polaires (toluène, xylène,…). La solution est alors considérée comme une dispersion uniforme de molécules précurseurs. Les paramètres importants dans cette méthode sont la viscosité et la concentration en soluté de la solution obtenue en vue de pouvoir la déposer en film mince sur un substrat. Les précurseurs doivent être suffisamment solubles dans les solvants choisis pour que la solution résultante soit stable et les groupements doivent tous pouvoir être évacués sous la forme de gaz au cours du traitement thermique sans laisser de résidus carbonés risquant d’altérer les propriétés du film [124, 125]. - 56 -
Figure 14 : Représentation schématique des deux formes céto-énoliques de l’acétylacétone. 4.3.2 Avantages et inconvénients La méthode MOD a souvent été employée avec succès dans la synthèse de dépôts de PZT ou de phases d’Aurivillius (SrBi2Ta2O9) [3, 126-129]. Il faut lui reconnaître une relative facilité de mise en œuvre mais elle présente néanmoins un certain nombre de limitations. En effet, le film contient une large fraction de groupements organiques qu’il faut éliminer par traitement thermique. Un fort retrait suit la perte de masse importante et peut causer l’apparition de fissures. 4.4 Techniques de dépôt Une fois la solution précurseur synthétisée, il existe plusieurs méthodes pour réaliser le dépôt de film mince. Mais trois sont fréquemment utilisées : le trempage, la pulvérisation et la centrifugation. 4.4.1 Trempage (« dip coating ») La technique du trempage ou « dip coating » et les paramètres qui en gouvernent les étapes ont été présentés en détail par Brinker et Scherer. En quelques mots, il s’agit d’immerger un substrat dans la solution précurseur, de le retirer lentement pendant que le film mince se forme à la surface du substrat sous l’effet de l’évaporation du solvant et d’une force de drainage qui reste à l’oeuvre tant que le substrat n’est pas complètement extrait de la solution précurseur. - 57 -
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