Université d'Orléans

La plaquette du laboratoire  - Français

Laboratory brochure - English

Les programmes de recherche du GREMI s’intéressent aux applications des plasmas et lasers. Ces applications scientifiques ou technologiques exploitent les propriétés thermiques, réactives, conductrices et radiatives des plasmas qui peuvent varier considérablement selon leur mode de production. Ces propriétés très variables offrent ainsi aux plasmas une large adaptabilité à un grand nombre d’applications potentielles. Les technologies plasmas peuvent généralement être qualifiées de propres au sens environnemental du terme. Les recherches s’appuient sur un important potentiel expérimental dédié d’une part à la production du milieu plasma et d’autre part au diagnostic, avec un large appel à la modélisation de plus en plus indissociable de l’expérimentation. Il faut noter la diversité des domaines technologiques et secteurs industriels visés et concernés par ces applications notamment en électronique, énergétique, matériaux, chimie et propulsion. La problématique industrielle stimule une bonne part des recherches du laboratoire, y compris au niveau fondamental. Les différents projets sont pour la plupart inscrits dans des programmes nationaux et européens et effectués en collaborations industrielles.

Les différents programmes de recherche sont regroupés en cinq grands domaines qui concernent :

• Les traitements, dépôts et gravures de surfaces par l’action directe ou indirecte des lasers ou des plasmas RF ou HF à basse pression. On étudie les propriétés de surfaces métalliques (industrie automobile) et de verre après traitement, la croissance de couches minces ou membranes à propriétés catalytiques intéressant la combustion et la synthèse de l’hydrogène (piles à combustible), la croissance de couches minces de silicium polymorphe à propriétés photovoltaïques (piles solaires), le traitement et le revêtement métallique des poudres nano, micro ou millimétriques (catalyse), l’étude des plasmas poudreux en condition d’apesanteur (international microgravity plasma facility program), la gravure profonde et rapide des semi-conducteurs dans le domaine micrométrique pour la réalisation de barrières isolantes (micro-électronique de puissance, MEMS, MOEMS).

• La production de rayonnement énergétique (X, EUV, VUV, UV) cohérent ou incohérent par plasmas de décharges impulsionnelles haute tension. On étudie particulièrement les sources " flash " X (jusqu’à 500 keV) compactes à très haute brillance avec un potentiel important d’applications dans des domaines très variés (biologie, stérilisation, visualisation d’écoulements ou de projectiles, radiographie instantanée, combustion), le diagnostic des écoulements polyphasiques turbulents par radio-graphie X et fluorescence induite par rayons X (propulsion). Des recherches sont également entreprises pour la réalisation d’un laser XUV portable par décharge électrique capillaire et sur des sources incohérentes utilisables dans la lithographie et la métrologie EUV (optiques multicouches, masques et gravure sub-0.1µm des composants de la micro-électronique prochaine génération). Les sources de rayonnement UV trouvent des applications dans le domaine de l’éclairage et la signalisation lumineuse.

• La production et la caractérisation de plasmas produits en champs croisés dans les moteurs à faisceau d’ions de type SPT (propulsion spatiale électrique des satellites) en collaboration nationale sur le réacteur d’essai PIVOINE.

• La caractérisation des arcs électriques de puissance dans les disjoncteurs moyennes et basses tensions utilisant différentes techniques d’extinction de l’arc (électrotechnique, coupure électrique).

• La production et l’utilisation des plasmas hors équilibre à pression atmosphérique ou supérieures : décharges luminescentes haute pression, GLIDARC, ROTARC et décharge impulsionnelle rapide à barrière diélectrique DBD, pour la chimie-plasma, la dépollution des gaz (rejets des moteurs diesel, industrie automobile) et la production d’hydrogène ou de gaz de synthèse, pour l’initiation de la combustion et la modification d’écoulements.

Moyens expérimentaux :

Moyens de diagnostic : Spectromètres Visible, UV, VUV, X ; Caméras CCD intensifiées et obturables ; Caméra à balayage ; Oscilloscopes numériques rapides. Chromatographes en phase gazeuse ; FTIR, Spectromètres de masse, MEB, AFM.

Lasers : Argon ionisé, Azote, YAG (1w, 2w, 3w, 4w) et colorants, excimères KrF, XeCl et colorants, YAG-OPO ; RIMS ; Radiographie flash X

Sources plasma : Réacteurs basse pression RF, HF, magnétron DC ; Décharges hautes tensions rapides (capillaires, DBD, Z-pinch directes) ; Arc dans le vide ; Plasmas thermiques (torches, arc stabilisé) et décharges haute pression hors équilibre (Barrières diélectriques, Glidarc, Rotarc) ; Réacteurs PLD assistés par plasma RF, Sources d’ions

Mots clés : Procédés plasmas et lasers, diagnostic des plasmas, couches minces, surfaces réactives, nanomatériaux, décharges électriques, rayonnements UV, VUV, XUV, X, arcs électriques, dépollution par plasma, propulsion ionique, piles à combustibles, piles solaires, MEMS, MOEMS, production d’hydrogène, production de gaz de synthèse.

Collaborations :
A2E Tech, Adixen, AKZO NOBEL, Alcatel CIT, Aprim Vide, AUPEM-SEFLI, CEA, CNES, EDF, DGA, GIE Renault-PSA, INEL, LETI, Philips, PSA, SAGEM, Saint-Gobain, Schneider Electric, SEP-SNECMA, SOPRA, ST Microelectronics, UNAXIS. Centre de ressources technologiques en procédés plasma et laser (CRT-PL) d’Orléans.

Les formations par la recherche
Le laboratoire est lié sur le plan de la pédagogie et de la recherche à l'école Polytechnique de l'Université (Polytech'Orléans).
Formations doctorales : Master Science et Technologie, mentions "Energétique et Environnement", "Matériaux, Diagnostics et Modélisation".
Ecole doctorale : Sciences et Technologies