Thèse Simulation Particulaire des Plasmas Rf pour le Dépôt d'Oxydes Transparents Conduceturs H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Ondes et Matière Laboratoire de recherche : Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas Direction de la thèse : Tiberiu MINEA ORCID 0000000328863492 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-30T23:59:59 Les oxydes conducteurs transparents (TCO) sont omniprésents dans notre quotidien. L'utilisation d'écrans plats, de panneaux photovoltaïques ou de fenêtres intelligentes connaît une croissance constante, alors que l'approvisionnement en terres rares est limité. La décharge magnétron radiofréquence (RF) a récemment été améliorée, permettant de recouvrir des substrats de grande surface de couches minces d'oxyde d'aluminium et de zinc (AZO) à très faible résistance. L'AZO est un matériau optique conducteur durable et émergent parmi les TCO.
Ce projet de thèse vise à développer un modèle numérique capable de simuler le comportement du plasma RF dans des décharges magnétron, en particulier dans le cadre du dépôt d'AZO. Le modèle sera développé à Saclay et sa validation sera effectuée par comparaison directe avec
les résultats expérimentaux obtenus à l'Université Technique du Danemark. Enfin, la mise à l'échelle du système pourra être simulée, ce qui facilitera le transfert industriel de cette technologie.
Transparent conducting oxide (TCO) thin films are essential for solar cells, touch panels, smart windows, and organic light-emitting diodes. Indium tin oxide (ITO), deposited by magnetron sputtering, is the best available material due to its resistivity being below 2 x 10^{-4} Ohm cm and average transmittance (400 to 700 nm) being above 80%. However, the 10% doping level with indium is
rather high, considering that indium is both costly and limited as a resource, like any other rare metal.
To address this issue, alternative TCO materials have been under investigation for more than three decades, with aluminum-doped zinc oxide (AZO) as one of the most promising substitutes for ITO, considering the large availability of Al and Zn. Other TCO are under examination such as Gallium-doped Zinc Oxide (GZO), and Indium-Gallium-Zinc-Oxide (IGZO). Numerous studies reported AZO thin films deposited by magnetron sputtering with low resistivities (* Validation of the model by direct comparison to exprimental results
* Sutdy via numerical simulation the scaling up of the processes in view of industrial transfer Numerical simulation using Particle-in-Cell approach
Complex simulation domain with adaptative mesh
Time-dependent simulation of complex and non-linear phenomena