DUSTY PLASMAS : Synthesis, Structure and Dynamics of a Dust Cloud in a Plasma
LES PLASMAS POUSSIÉREUX : Synthèse, Structure et Dynamique d'un Nuage de Poussières dans un Plasma
Résumé
Plasmas and dust particles coexist in many situations, either in nature (astrophysics) or in industry (microelectronics, nanotechnology). The so constituted medium is then characterized by many new phenomena. In this work, various methods for dust particle formation have been used (sputtering, reactive gases). The growth kinetics has been analyzed and especially the nanoparticle formation for industrial applications. Dust particles acquire a negative charge by capturing some plasma free electrons. This charge strongly determines the dynamics and the trapping of the dust cloud in the plasma. Thus, the structure and the behavior of the dust cloud have been studied. The variation of the electron density strongly disturbs the plasma and can give birth to a wide range of instabilities that have been characterized. Finally, the evolution of the electric charge during and after the plasma extinction has been investigated.
Les plasmas et les poussières coexistent dans de nombreuses situations, aussi bien à l'état naturel (astrophysique) que dans l'industrie (microélectronique, nanotechnologie). Le milieu ainsi constitué est alors le siège de phénomènes nouveaux. Dans ce travail, différentes méthodes de formation des poussières (pulvérisation, gaz réactifs) ont été utilisées. Leur cinétique de croissance a été analysée et en particulier la formation de nanoparticules pour les applications industrielles. Les poussières acquièrent une charge négative en capturant une partie des électrons du plasma. Cette charge va fortement conditionner la dynamique et le piégeage du nuage de poussières au sein du plasma. La structure et le comportement du nuage ont ainsi été étudiés. La variation de densité électronique perturbe fortement le plasma et donne lieu à une grande variété d'instabilités qui ont été caractérisées. Finalement, le devenir de la charge électrique à l'arrêt de la décharge a été étudié.
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