Bioinspired Optical Multifunctional Surfaces with High Mechanical Resistance

Surfaces optiques multifonctionnelles bio-inspirées à haute résistance mécanique Le biomimétisme, inspiré des yeux de mouches pour la réflectivité et l'effet lotus pour la mouillabilité, se concentre sur la structuration des surfaces en vue d’obtenir des propriétés multifonctionnelles. Les fenêtres optiques subdiffractive offrent ce type de propriétés. Cependant, leur résistance mécanique limite leur usage. Cette thèse explore la fabrication de surfaces en silicium antireflet, leur résistance mécanique et l'efficacité des revêtements durs à les protéger sans altérer leurs propriétés optiques. La structuration micro et nanométrique a réduit la réflectivité de 33% à 4% et 2%, mais a accru leur fragilité. Pour les renforcer, plusieurs approches basées sur l’utilisation d’un revêtement optimisé en termes d’indice de réfraction complexe et de dureté ont été développées. Une étude bibliographique réalisée sur différents matériaux a mené au choix de l’oxyde de zinc, l'alumine et le nanolaminé en raison de leurs excellentes propriétés. Le dépôt, conforme ou non, joue un rôle important sur l’adaptation d’indice, la réflectivité a été légèrement augmentée tout en conservant l'effet antireflet. Un protocole mécanique a été développé par des tests de nanoindentation afin d’étudier les déformations et la charge critique à laquelle la surface commence à s’endommager. La confrontation des courbes d'indentation et de la topographie des empreintes confirme l’effet protecteur du revêtement avec une augmentation de la charge critique pouvant atteindre un facteur cinq. La compatibilité des procédés dits grande échelle laisse envisager des applications directes au niveau industriel.