Synthèse de couches minces résistives par pulvérisation cathodique magnétron pour l’élaboration de résistances étalons calculables en courant alternatif

L’élaboration de résistances calculables basées sur des dépôts de couches métalliques ultra minces s’inscrit dans un objectif général d’amélioration de la connaissance des constantes fondamentales de von Klitzing R_K et de structure fine α, pour une contribution à la future nouvelle définition des unités électriques dans le Système international d’unités. Dans ce cadre, le Laboratoire national de métrologie et d’essais a développé un nouveau modèle d’étalon de résistance en courant alternatif, compact et robuste, basé sur le dépôt d’un film métallique ultra mince. Cette thèse a pour objet l’étude et la caractérisation de ces revêtements à base de Ni₈₀Cr₂₀, Ni₅₀Cr₅₀ et d’Evanohm déposés sur des substrats cylindriques en céramique, par pulvérisation cathodique magnétron.

Ce travail a d’abord permis la maîtrise des dépôts de couches ultra minces métalliques résistives sur des substrats cylindriques pour obtenir, compte tenu des très faibles épaisseurs des films, une homogénéité sur toute la longueur du bâtonnet de céramique et de très fortes résistivités par carré. Les caractéristiques des films telles que l’épaisseur, l’homogénéité (en épaisseur et en composition) ou encore la structure cristalline ont été déterminées. Une large gamme de valeurs de résistance a été fabriquée allant de quelques ohms à 200 kW alors que les valeurs obtenues précédemment étaient limitées à 10 kW. Le comportement en fréquence de ces résistances a été caractérisé au moyen d’un pont d’impédance coaxial à quatre paires de bornes. La variation en fréquence, entre le continu et 1 600 Hz, a été trouvée inférieure à 10^–8 en valeur relative, ce qui démontre la capacité de ces dispositifs à servir d’étalons primaires de résistance en courant alternatif. Par ailleurs, des mesures d’impédance ont été effectuées aux fréquences intermédiaires (100 kHz – 100 MHz). La variation en fréquence de ces résistances est 100 fois inférieure à celle des meilleurs étalons d’impédance (capacité étalon) utilisés dans cette gamme de fréquences. Ceci ouvre la voie au développement d’un nouveau type d’étalons d’impédance couvrant le domaine de fréquences allant du continu jusqu’à 100 MHz.

Consultez la thèse : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00607044/document