Abstract : The shadow mask of cathode-ray tubes is an element which exploits a part of the quality of pictures. Grid mask shadow is an iron plate (Fe) oxidized in the form of magnetite (Fe3O4). Electronic bombardment submitted to the shadow mask induces a doming. Then contrast and brightness can be weak. This study is thus related to the definition, development and characterization of a protective coating on the mask dealing with temperature gradient reduction. The selected material for this protective coating are tungsten (W) and iron (Fe). Tungsten is a refractory material with high electron backscattering coefficient. Moreover, magnetite has a good thermal emissivity coefficient. These two properties are essential to avoid the deformation due to the variation in temperature. During these three years of thesis, we studied the deposits of thin layers (double-layered system) Fe3O4/W but also alloy Fe-W on Fe substrate (material of the shadow mask). The deposits were carried out using simple or pulsed DC magnetron sputtering. An auxiliary discharges can be created to assist deposition using an internal radiofrequency antenna. For obtaining Fe3O4 thin films, we studied Fe thin film oxidations after deposition and in-situ during or after deposition.
Characterization where conducted to determine structure, composition, adhesion, and emissivity measurements.
Résumé : Le masque des tubes cathodiques est un élément déterminant pour la qualité de l'image d'un téléviseur. Le masque est une grille de fer (Fe) oxydée sous forme de magnétite (Fe3O4). Le bombardement électronique subi par le masque génère des gradients de température. Il s'en suit une déformation du masque. L'image perd alors en contraste et en brillance. L'étude a porté sur la détermination, l'élaboration et la caractérisation d'une couche mince limitant ce gradient de température. Le matériau choisi pour cette couche protectrice est le tungstène (W) associé au fer (Fe) sous sa forme oxyde de fer : Fe3O4. Le tungstène est un matériau réfractaire avec un haut coefficient de rétrodiffusion des électrons. De plus, la magnétite possède un bon coefficient d'émissivité thermique. Ces deux propriétés sont essentielles pour éviter la déformation due au gradient de température. L'étude a porté sur les dépôts de couches minces (système bicouche) Fe3O4/W mais aussi alliage Fe-W sur substrat de Fe (matériau du masque). Les dépôts ont été réalisés par pulvérisation magnétron au moyen d'un générateur à décharge continue (pulsée ou non) avec ou sans l'assistance d'un plasma auxiliaire radiofréquence créé par une antenne interne. Pour tenter d'obtenir une couche mince de Fe3O4, nous avons étudié les oxydations ex-situ après dépôts ainsi qu'in-situ pendant ou après dépôts (en les comparant entre elles). Les caractérisations ont concerné l'étude de la structure (microscopie électronique, diffraction des rayons X), l'adhérence (test scotch et diffraction X sous traction), la composition (Spectroscopie de Rétrodiffusion Rutherford et Analyse par Réaction Nucléaire) et la mesure des propriétés optiques infrarouge et thermiques.