La recherche est primordiale afin d'accroître notre compréhension de divers phénomènes, d'améliorer la performance des matériaux dans le contexte de diverses applications et même d'innover en développant de nouveaux procédés de fabrication, matériaux et dispositifs. Cette section énumère les différents axes de recherche explorés au cours des dernières années. Veuillez sélectionner parmi les catégories suivantes :
Cette page contient les activités de recherche sur les revêtements optiques au LaRFIS ainsi que des informations plus détaillées sur certaines applications qui nous tiennent à cœur (voir diagramme ici-bas).
Le domaine des revêtements optiques est vaste et les scientifiques et les ingénieurs découvrent constamment de nouvelles façons d’implémenter ces couches minces créant ainsi une gamme de plus en plus impressionnante d'applications. La recherche au LaRFIS a aussi évoluée au fil du temps en commençant principalement par des revêtements pour les télécommunications pendant la période pré-2001, et allant vers des revêtements pour protéger contre la contrefaçon, pour les senseurs et pour l'astronomie post-2001. Depuis 2012, avec l’ajout de la Chaire CIM-RIS, nous portons également notre attention sur les revêtements antireflets pour l'ophtalmique et les revêtements à basse émissivité pour le contrôle de l'énergie. Alors que traditionnellement les matériaux étudiés étaient plutôt de nature passive, plus récemment, dans le but d'apporter un contrôle accrût pour différentes applications, nous explorons également les matériaux actifs qui présentent un changement de leurs propriétés optiques sous l'application d'une source d'énergie externe.
Toutes ces activités sont chapotées et motivées par nos compétences fondamentales; ces dernières définissent d'ailleurs le programme de recherche de base du LaRFIS (voir mission):
- Développer de nouvelles techniques de fabrication et de nouveaux matériaux pour des systèmes de couches minces et de revêtements.
- Contrôler les propriétés optiques, optoélectroniques, micro et nano-mécaniques, tribologiques, résistance environnementale ou tout autre caractéristique.
- Comprendre et contrôler la croissance des couches minces.
- Procéder à l’ingénierie des surfaces et des interfaces.
- Mesurer les propriétés des couches minces pour leurs applications dans différents domaines.
Conséquemment, la recherche au LaRFIS est basée sur l'approche suivante:
Grâce à cette approche, nous avons, au fil des ans, développé une expertise ainsi qu'un arsenal d'outils qui nous permettent non-seulement de fabriquer des revêtements spécifiques, mais aussi de caractériser leur propriétés mécaniques et optiques ainsi que d'optimiser leur performance; le tout sous un même toit. Cela fait du LaRFIS un «centre tout-en-un» pour plusieurs compagnies et institutions.
Dans le diagramme suivant, nous détaillons une liste exhaustive des activités qui ont eu lieu au LaRFIS ainsi que de l'information additionnelle sur différents points d'intérêts et/ou liens complémentaires.
DIAGRAMME DE LA RECHERCHE EN REVÊTEMENTS OPTIQUES
- Revêtements décoratifs - contrôle de la couleur
- Revêtements architecturaux - contrôle de l'énergie
- Filtres pour l'astronomie
- Lentilles ophtalmiques
- Dispositifs de sécurité
- Senseurs
- Revêtements à émissivité variable pour microsatellites
- Etc.
- Système à gradient d'indice (e.g. filtre rugate, couches quintiques)
- Système multicouches
- Guides d'onde
- Logiciels commerciaux et faits maison
- Matériaux inorganiques, amorphes et polycristallins (TiO2, Ta2O5, Nb2O5, Si3N4, SiO2 )
- Matériaux organiques et hybrides (polymères plasma, fluorocarbones, carbone amorphe, organosilicié)
- Matériaux mélangés - contrôle de la composition, gradients de composition (TiO2/SiO2, SiOxNy, etc.)
- Structures nano-composite (métal/diélectrique, nanoaglomérats, etc.)
- Matériaux actifs électrochromiques et thermochromiques
- Matériaux hybrides
- Pulvérisation magnétron (DC, DC-pulsé, RF, HiPIMS)
- PECVD (RF, micro-onde)
- ALD
- Évaporation par faisceau d'électrons
- Dépôt par arc cathodique
- DIBS
- Nettoyage de surface et pré-traitement pour amélioration de l'adhésion
- Contrôle en temps réel de la microstructure (ellipsométrie in situ, réflectométrie)
- Mesures quart d'onde
- Indice de réfraction, coefficient d'extinction - courbes de dispersion
- Transmission, réflexion et absorption (résolus en angle)
- Lumière diffuse
- Colorimétrie
- Biréfringence (anisotropie)
- Modes de propagation de lumière, pertes optiques
- Effets electro-optiques
- Rétro-ingénierie
- Stabilité environnementale
- Tribtik (Tribologie optique)
- Nanoindentation
- Sur différents substrats (verre, polymère, etc.)
| Système couches simples, multicouches et couches à gradient |
| Une couche mince permet d’allonger la durée de vie de pièces en offrant es propriétés mécaniques supérieures. Des multicouches peuvent être plus dures, plus tenaces et des couches à gradient peuvent mieux adhérer que des couches simples. |
| Systèmes nancomposites |
| Un matériau nanocomposite prend avantage des propriétés mécaniques de plusieurs matériaux pour former une combinaison aux propriétés mécaniques avantageuses. Un nanocomposite offre une plus grande résistance à la fissuration grâce à la petite taille (<100nm) des constituants. |
| Ingénierie des interfaces – compatibilité et adhérence |
| Le dépôt de couches peut impliquer des températures élevées, ce qui résulte parfois en contraintes résiduelles. Cela cause de la perte d’adhérence, car les couches se dilatent différemment des substrats au refroidissement. |
| Propriétés élasto-plastiques |
| Certains matériaux vont s’étirer jusqu’à fissurer et casser, alors que d’autres s’étirent jusqu’à être plus ou moins déformés mais de manière irréversible. |
| Propriétés tribologiques |
| La tribologie est la science des matériaux en contact, en mouvement ou non. L’usure est inévitable : il peut y avoir labourage par des particules ou aspérités des surfaces, transfert de matière entre les surfaces... |
| Adhérence |
| L’adhérence, d’un point de vue pratique, est la force nécessaire pour séparer deux surfaces retenues ensemble par des forces mécaniques, électrostatiques, ou tout autre mécanisme. |
| Couches simples |
| Une couche mince possédant une plus haute dureté implique une résistance à l’usure généralement supérieure. |
| Nanocomposites |
| Un nanocomposite offre une plus grande résistance à la fissuration grâce à la petite taille (<100nm) des constituants. De plus, une plus haute dureté implique généralement une meilleure résistance à l’usure. |
| Couches à gradient |
| Un gradient de composition permet effectivement de s’affranchir d’une interface, point faible potentiel d’une couche mince, et d’augmenter l’adhérence d’une couche mince. |
| Surface durcies |
| Les traitements de surface comme la nitruration permettent d’avoir une meilleure dureté, et donc une meilleure résistance à l’usure, en général. |
- Couches anticorrosives
- Couches hydrophobes
- Couches adhésives
- Couches barrière à diffusion
- Couches transparentes conductrices
- Couches protectrices anti-reflets
- Couches anticorrosives décoratifs
- Couches électrochromiques (vidéo)
- Couches thermocrhomiques
- Couches photocatalytiques
- Polymères, métaux et céramiques.
- Introduction de groupes hydroxyliques, amines, amides, carbonyles etc.
- Traitements hydrophiles ou hydrophobes.