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Soutenance publique de thèse de doctorat en Sciences physiques - Florian BOCCHESE

Experimental and modelling study of the growth and the durability of multilayers with ZTAO as a protective layer deposited by magnetron sputtering for low emissivity applications

Catégorie : défense de thèse
Date : 22/03/2023 16:00 - 22/03/2023 19:00
Lieu : S01
Orateur(s) : Florian BOCCHESE
Organisateur(s) : Stéphane Lucas

Jury

  • Prof. SPORKEN Robert (département de physique, UNamur), President
  • Prof. LUCAS Stéphane (département de physique, UNamur), Secretary
  • Prof. CORNIL Jérôme (UMons)
  • Prof. SMITH Roger (Loughborough University)
  • Dr. RIVOLTA Nicolas (AGC Technovation Center)

Résumé

Au sein du monde moderne actuel, la consommation énergétique ne cesse d’augmenter et mène actuellement à une crise climatique. L’utilisation des verres « basse émissivité » (verres Low-E) évite les pertes énergétiques au travers des vitres. Cette technologie mature repose sur les propriétés optoélectroniques d’une fine couche d’argent d’une dizaine de nanomètres déposée sur un substrat de verre. Bien qu’efficace, les verres Low-E souffrent d’un problème de corrosion de l’argent par des sels et se délamine facilement en absence de couche de croissance. Dès lors, cette couche d’argent est protégée de part et d’autre par des couches protectrices. Au sein des multicouches industrielles, le ZnO dopé avec du Ti et de l’Al (ZTAO) permet de rallonger la durée vie des verres Low-E. Cependant, les mécanismes de croissance de l’argent sur cette couche de ZTAO ainsi que les mécanismes de dégradation de l’empilement ZTAO/Ag/ZTAO ne sont pas encore bien compris.
Ce projet de thèse a pour but de comprendre ces mécanismes de croissance et de dégradation. Pour ce faire, une approche « bottom-up » a été développée séparant le projet en trois étapes, l’étude du matériau ZTAO, la croissance de l’Ag sur celui-ci et finalement la dégradation des multicouches Low-E. L’étude comporte un volet de modélisation et expérimental qui permettent de mettre en exergue les mécanismes physiques responsables des diverses propriétés étudiées.

Abstract

In today’s modern world, energy consumption rises, leading to a climate crisis. The use of «low emissivity» glasses (Low-E glasses) prevents energy losses through the windows. This mature technology relies on the optoelectronic properties of a thin layer of silver of about ten nanometres deposited on a glass substrate. Although effective, Low-E glasses suffer from the problem of corrosion of silver by salts and easily delaminated in the absence of a seed layer. Therefore, this layer of silver is protected on both sides by protective layers. In industrial multilayers, Ti, Al co-doped ZnO (ZTAO) makes it possible to extend the lifetime of Low-E glasses. However, the mechanisms of silver growth on this ZTAO layer and the mechanisms of degradation of the ZTAO/Ag/ZTAO stack are not yet well understood.
This thesis project aims to understand these mechanisms of growth and degradation. Therefore, a bottom-up approach has been developed separating the project into three stages, the study of the ZTAO material, the growth of Ag on it, and finally the degradation of Low-E glasses. The study includes a modeling and experimental component that highlights the physical mechanisms responsible for the various properties studied.

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