Revêtements optiques

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 :

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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

Applications

  • 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.

Architecture de couches minces

  • Système à gradient d'indice (e.g. filtre rugate, couches quintiques)
  • Système multicouches
  • Guides d'onde

Conception

  • Logiciels commerciaux et faits maison

Matériaux optiques pour couches minces

  • 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

Fabrication

  • 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 de procédé

  • Contrôle en temps réel de la microstructure (ellipsométrie in situ, réflectométrie)
  • Mesures quart d'onde

Métrologie optique

  • Indice de réfraction, coefficient d'extinction - courbes de dispersion
  • Spectre de transmission et de réflexion (angulaire)
  • Lumière diffuse
  • Couleur
  • Biréfringence
  • Modes de propagation de lumière, pertes optiques
  • Effets electro-optiques
  • Rétro-ingénierie
  • Stabilité environnementale

Métrologie mécanique

  • Tribtik (Tribologie optique)
  • Nanoindentation
  • Sur différents substrats (verre, polymère, etc.)

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