Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un partenariat entre l’Institut des Matériaux Jean Rouxel et la société Crosslux qui souhaite développer un vitrage photovoltaïque semi-transparent par pulvérisation magnétron. Dans ce contexte, ce travail concerne la mise au point du dépôt par pulvérisation cathodique des couches de contact et de la couche tampon entourant le matériau actif CIGS. La réalisation et la caractérisation d’une couche tampon en Zn(O,S) constituent le coeur de cette thèse afin de proposer une alternative à la couche CdS, matériau toxique déposé par bain chimique, technique peu adaptée à la réalisation de grandes surfaces. L’optimisation de la couche tampon Zn(O,S) a mis en évidence un ajustement possible de la composition chimique entre ZnO0,2S0,8 et ZnO2S0,5 et un contrôle des propriétés cristallines et optiques. Des films denses de ZnO0,42S0,66 présentent des caractéristiques satisfaisantes pour l’application visée avec une transparence de 90 % et un gap optique de 2,5 eV. Le contact arrière en molybdène (Mo) est constitué d’une structure bicouche optimisée : une première couche peu dense assure une bonne adhérence au substrat de verre et une couche supérieure dense permet d’atteindre une faible résistivité électrique de 22.10-6 Ω.cm. Le contact avant en oxyde de zinc dopé aluminium (AZO), réalisé en mode DC pulsé et réactif Ar/O2, présente après recuit à 250 °C sous azote, une transmittance moyenne dans le visible de 93 %, une résistivité de 3.10-3 Ω.cm et une figure de mérite de 6,45.10-3 Ω-1. Ce travail constitue une contribution significative à la réalisation complète de cellules CIGS par pulvérisation magnétron. / This PhD work has been performed within collaboration between the Institute of Materials Jean Rouxel and Crosslux Company, aiming at developing semi-transparent photovoltaic glasses using only magnetron sputtering. This work is focused on magnetron sputtering deposition of both contact layers (Mo and AZO) and buffer layer dedicated to CIGS solar cell. The main focus of this work was the optimization of the Zn (O, S) buffer layer in order to replace the CdS layer deposited by chemical bath unsuitable for large areas. The Zn(O, S) buffer layer study highlights a possible adjustment of the chemical composition between ZnO0.2S0.8 and ZnO2S0.5 and control of the crystalline and optical properties. ZnO0.42S0.66 dense layers exhibit satisfying properties for the targeted application with a visible transparency equal to 90 % and an optical gap of 2.5 eV. The molybdenum back contact (Mo) is an optimized bi-layered structure allowing a good adhesion to the glass substrate and low electrical resistivity (in the 20.10-6 Ω.cm range) thanks to the upper dense layer. The aluminum-doped zinc oxide (AZO) front contact deposited by Ar/O2 reactive pulsed DC mode and annealed at 250° C under nitrogen, exhibits an average transmittance of 93 % in the visible range, a resistivity of 3 10-3 Ω.cm and a figure of merit of 6.45 10-3 Ω-1. This work stands as a significant contribution to the deposition of the entire CIGS solar cell by magnetron sputtering.

Ce travail de thèse a été consacré à une contribution à l'étude de la synthèse des films minces de CNx et de SiCN par Dépôt Chimique en Phase Vapeur Assisté par Plasma Micro-onde (MPACVD) et par Dépôt Physique en phase Vapeur (PVD) assisté par pulvérisation magnétron réactive. Cette étude motivée par la prédiction de l'existence d'un matériau qui pourrait avoir des propriétés proches de celles du diamant, en l'occurrence la phase ß-C3N4, a pour objectif principal d'étudier les mécanismes de croissance de ces films minces afin d'optimiser leur synthèse. Le travail a été subdivisé en 5 chapitres. Un état de l'art réalisé sur les matériaux de type CNx et SICN et sur leurs techniques de synthèse nous a permis de montrer les intérêts pour ce type de films minces et leurs applications potentielles. Une étude in-situ du plasma micro-onde dans le mélange gazeux N2/CH4 a systématiquement été réalisée en régime continu, en fonction des paramètres expérimentaux, à savoir la puissance micro-onde, la pression, le débit total, le pourcentage de gaz, par Spectroscopie Optique d’Emission (OES). Des films ont été réalisés en fonction de ces paramètres expérimentaux. Cette étude nous a permis de montrer que le taux de méthane devrait être inférieur ou égal à 4 % pour éviter la formation de billes de carbone à la surface des films obtenus. Les observations par microscopie électronique à balayage et en transmission montrent que les films sont constitués de nanocristallites de taille comprise entre 20 et 70 nm. Une étude structurale réalisée à partir de la diffraction des rayons X, couplée à la diffraction électronique a permis de montrer qu’ils sont probablement constitués d’un mélange de phases de ß-C3N4, de c-C3N4 et de c-SiCN. Nous avons ensuite étudié la décharge micro-onde en régime pulsé en fonction des paramètres du pulse à savoir, le rapport cyclique, la fréquence et la durée de la post-décharge. Nous avons observé une gravure du film beaucoup plus importante au-delà d’une fréquence de 700 Hz. Dans le quatrième chapitre, nous avons cherché, à comprendre les mécanismes de croissance et à définir l’origine et le rôle du silicium lors des dépôts. Cette étude nous a permis de comprendre clairement que le silicium observé dans les films réalisés sur les substrats contenant du silicium provient de la gravure de ce dernier par des espèces du plasma. Le silicium sert de catalyseur au dépôt et favorise l’incorporation de l’azote dans les films. Il permet également de stabiliser les phases de C3N4. Enfin, une étude de dépôt de films minces amorphes de SiCN en PVD avec une cible de carbone et une cible de silicium sous azote a été réalisée. Contrairement aux cibles métalliques, la cible de carbone se pulvérise beaucoup plus facilement lorsqu’elle est nitrurée. La vitesse de dépôt des films de SiCN augmente avec la proportion d’azote contenue dans le mélange gazeux sans polarisation du substrat alors qu’elle diminue très rapidement lorsque le substrat est polarisé du fait de la re-pulvérisation du film en croissance sous l’effet du bombardement ionique. La polarisation du substrat favorise la formation de liaisons fortes de types C=N observée par spectroscopie InfraRouge à Transformé de Fourier (FTIR). Les tests d’adhésion réalisés par nanoscratch pour des films déposés sur des sous-couches différentes ont permis de montrer que la sous-couche de SiNx est la plus appropriée pour obtenir une meilleure adhésion des films de SiCN sur le substrat de WC-Co. / This thesis contributes to the study of the synthesis of CNx and SiCN thin films by Microwave Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition (MPACVD) and by reactive magnetron sputtering assisted Physical Vapour Deposition (PVD). The study on this subject has begun since the prediction of the existence of a material, particularly the ß-C3N4 phase that could have properties close to those of diamond. The main object of this thesis is to study the growth mechanisms of these thin films in order to optimize their synthesis. The work was divided into 5 chapters. A state of the art made on these types of materials enabled us to show that they have many potential applications. An in-situ study of the microwave discharge in the gas mixture N2/CH4 was systematically carried out according to the experimental parameters, namely, the microwave power, the gas pressure, the total flow rate, the gas percentage, by Optical Emission Spectroscopy (OES). It permits us to observe a maximum reactivity of the discharge at 4% CH4. The films were also realised according to the experimental parameters. This study permits us to show that the methane percentage should be less or equal to 4 % in order to avoid the formation of carbon balls on the surface of obtained films. The micrographs obtained by scanning and transmission electron microscopy show that films are made of nanocristallites with size varying between 20 and 70 nm. A structural study carried out by X-Ray Diffraction, coupled with Electronic Diffraction has shown that the films are probably made of a mixture of ß-C3N4, c-C3N4 and c-SiCN phases. We then studied the microwave discharge in pulsed mode according to the pulse parameters namely, the duty cycle, the frequency and the post-discharge duration. We found more important etching of the film beyond a frequency of 700 Hz. In the fourth chapter, we proposed growth mechanisms of the films and found the role of the silicon in deposition process. This study has enabled us to clearly understand that the silicon in the films comes from the etching of the silicon by the plasma species. The silicon acts as a catalyst and promotes the incorporation of nitrogen in the films. It also helps to stabilize the C3N4 phases. Finally, amorphous SiCN thin films depositing by PVD with silicon and carbon target have been studied. Unlike metallic target, the sputtering of carbon target is easier when it is nitride. The SiCN film deposition rate increases with the nitrogen flow rate without substrate polarization while it decreases very quickly when the substrate is biased because of the re-sputtering of the deposited film as a result of ion bombardment. The substrate biasing promotes formation of strong C=N types bonds observed by Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR). Nanoscratch tests realised on films deposited on different kinds of under-layers have shown that the SiNx under-layer is most appropriate to get a better SiCN film adhesion on the WC-Co substrate.

Lors de ce projet, des revêtements de CrN-WC ont été étudiés en temps que matériaux hybrides durs et résistants. L'association d'un carbure et d'un nitrure résistants bien à la corrosion et obtenus dans des conditions optimales de dépôt permettra d'avoir des matériaux de protection contre l'usure, la corrosion mais aussi des dépôts servant de couches tampon à du diamant nanocristallin dont l'adhérence est mauvaise. Tout d'abord nous avons déterminé la faisabilité du système de CrN-WC et son utilisation comme couche intermédiaire pour du diamant nanocristallin. En faisant varier les paramètres de dépôt, nous avons optimisé la microstructure, les caractéristiques chimiques, mécaniques et tribologiques de nos couches. Si le système CrN-WC adhère relativement bien sur silicium, ce ne fut pas le cas sur acier. Les propriétés mécaniques de ces dépôts ont été par ailleurs plus faibles que celles que nous attendions. Nous avons ensuite étudié l'influence de la température sur nos dépôts de CrN-WC. En effet, le fait de chauffer lors du dépôt permet d'augmenter l'adhérence des couches et d'améliorer leurs propriétés mécaniques. Les revêtements obtenus à haute température ont bien montré une amélioration marquée de leurs diverses caractéristiques par rapport aux dépôts obtenus sans chauff.

Cette thèse, réalisée dans le cadre du projet PCP (Piles à Combustible par Procédés Plasma) est le fruit d’une collaboration de plusieurs années : Dreux Agglomération, les laboratoires GREMI et IEM, et l’industriel MHS Equipment. L’objectif de ce travail étant la fabrication par procédé plasma, d’un coeur de pile à combustible, dans un réacteur prototype préindustriel. Pour ce faire, deux études de faisabilités ont été menées en parallèle. La première étude, à l’IEM, porte sur la synthèse, par polymérisation plasma dans un réacteur pilote, de membranes polymères conductrices de protons. Deux précurseurs ont été utilisés : le styrène et l’acide trifluorométhanesulfonique. Les membranes polymères plasma se présentent sous la forme de dépôts denses, homogènes, et très adhérents à leur support en tissu carboné. Les membranes plasma sont intrinsèquement bien moins conductrices que la membrane commerciale Nafion®, néanmoins, leur niveau de conduction reste satisfaisant du fait de leur faible épaisseur. Les membranes plasmas profitent de leur densité et de leur fort taux de réticulation pour disposer une imperméabilité au méthanol beaucoup plus importante que celle du Nafion®. La stabilité thermique des membranes plasma, également évaluée, leur permet de supporter les températures de fonctionnement des piles. La seconde étude concerne l’élaboration des électrodes par pulvérisation magnétron dans le réacteur pilote au GREMI. L’utilisation d’une configuration de dépôt à une cible de platine ou de la combinaison d’une cible de platine et d’une cible de carbone, a permis de réduire la quantité de platine déposé sur le support carboné et conduit à l’optimisation de la dispersion du platine pour une meilleure efficacité catalytique. En outre, dans un contexte industriel, l’intégration de l’assemblage membrane électrode a été transférée sur un prototype linéaire combinant en une seule fois la polymérisation plasma et la pulvérisation magnétron. Des coeurs de pile ont été fabriqués et testés en banc de pile. / This work is part of PCP (Piles à Combustible par Procédés Plasma) project with the involvement of many partners: Dreux Agglomeration Community, GREMI and IEM laboratories, and the private industrial MHS Equipment. The aim of this work is the development of pre-industrial reactor prototype in order to manufacture by plasma processes all active layers of fuel cells cores i.e. the electrodes and the membrane. Two studies were conducted at the same time. The first from IEM have focused on the preparation by plasma polymerization, in a pilot reactor, of proton conducting polymer membranes. Two precursors were used: styrene and trifluoromethanesulfonic acid. The plasma membranes obtained are dense, uniform, and very adherent on carbon cloth support. The intrinsic ionic conductivity of plasma polymerized membranes is lower than the one of Nafion® membranes but their conduction ability is observed to be competitive due to their low thickness. Due to their highly cross-linked structure and density, plasma-polymerized membranes show methanol permeability much lower than Nafion® membranes ones. The thermal stability measurements have shown that plasma membranes easily support the operating temperature of fuel cells. The second study from GREMI concerns the development of catalyst or integral catalytic electrodes by magnetron sputtering in the pilot reactor. The use of a single platinum target or the combination of both platinum and carbon targets allowed to reduce the platinum content and to control the platinum concentration profile in the electrode support leading to the optimization of the platinum dispersion for a high increase of catalyst efficiency. Furthermore, in an industrial context, MEA’s integration was transferred using a linear industrial prototype which combines plasma polymerization for the membrane deposition and plasma sputtering for Pt deposition in a single device. Compact plasma MEA are produced and characterized in mono-cells.

Le but de ce travail est de développer et de caractériser une nouvelle génération de revêtements multicouches anti-usure et anticorrosif à base de nitrure de chrome. A cause des conditions de sollicitations sévères auxquelles les outils de coupe sont soumis en plus des enjeux environnementaux liés à l’utilisation des fluides de coupe lors de l’usinage du bois, les monocouches qui constituent notre système multicouches doivent présenter des caractéristiques spécifiques. De ce fait, des couches minces de Cr, CrN et CrAlN ont été déposées sur un acier à outils de coupe du bois et sur des substrats de siliciums par pulvérisation magnétron réactive DC. Nous nous sommes intéressés dans un premier temps à optimiser les monocouches. Ensuite, ces revêtements ont été associés pour élaborer des multicouches Cr/CrN/CrAlN qui ont alors été caractérisées. Nous avons étudié les propriétés physico-chimiques, mécaniques, tribologiques et le comportement à la corrosion de différents revêtements multicouches. Les résultats obtenus indiquent que l’application d’un revêtement multicouches pouvait apporter des améliorations considérables à la résistance à l’usure et à la corrosion des outils de coupe du bois. / The aim of this study was to develop and characterize a new generation of wear and corrosion resistant multilayers Cr-N based coatings. Due to the severe conditions that wood cutting tools are subjected in addition to the environmental issue associated with the use of cutting fluids during wood machining, the monolayers that constitute our multilayers system must have specific characteristics. As a result, thin layers of Cr, CrN and CrAlN have been deposited on wood cutting tools steel and silicon substrates by DC reactive magnetron sputtering to be optimized. Then, the optimal monolayerscoatings were combined to develop the Cr/CrN/CrAlN multilayers. that were characterized to determine their physicochemical, mechanical, tribological properties and their corrosion behavior. The results obtained indicated that the application of a multilayer coating can greatly improve the wear and corrosion resistance of a wood cutting tools steel.

L'objectif de ce travail était de développer et caractériser une nouvelle génération de revêtements multicouches de type nitrures dont le métal constituant la base est le chrome, et de comprendre les mécanismes de dégradation, tant d'un point de vue physico-chimique que tribologique, afin de définir des règles d'élaboration optimisées ultérieurement. En raison des conditions auxquelles ils sont soumis, ces dépôts doivent présenter des caractéristiques particulières. Dureté, propriétés tribologiques et thermiques optimisées sont les premières à considérer, compte tenu de leur application potentielle dans le domaine de l'usinage. En outre, ils doivent présenter une bonne tenue à l'oxydation à chaud en raison de l'élévation de température concomitante au frottement. Nous avons développé et caractérisé ainsi des revêtements multicouches (CrN/CrAlN et Cr/CrN/CrAlN) en faisant varier les conditions d'élaboration des monocouches, nous avons déterminé les conditions optimales de réalisation des multicouches. Par la suite, les films élaborés dans ces conditions optimales ont été étudiés et caractérisés. Nous nous sommes intéressés en particulier à leurs morphologies, leurs propriétés physico-chimiques et leurs caractéristiques mécaniques (dureté, contraintes résiduelles, adhérence et propriétés tribologiques). Les résultats obtenus dans cette étude apportent une contribution à la compréhension des mécanismes complexes d'endommagement des revêtements multicouches.

Cette thèse, réalisée dans le cadre du projet PCP (Piles à Combustible par Procédés Plasma) est le fruit d'une collaboration de plusieurs années : Dreux Agglomération, les laboratoires GREMI et IEM, et l'industriel MHS Equipment. L'objectif de ce travail étant la fabrication par procédé plasma, d'un coeur de pile à combustible, dans un réacteur prototype préindustriel. Pour ce faire, deux études de faisabilités ont été menées en parallèle. La première étude, à l'IEM, porte sur la synthèse, par polymérisation plasma dans un réacteur pilote, de membranes polymères conductrices de protons. Deux précurseurs ont été utilisés : le styrène et l'acide trifluorométhanesulfonique. Les membranes polymères plasma se présentent sous la forme de dépôts denses, homogènes, et très adhérents à leur support en tissu carboné. Les membranes plasma sont intrinsèquement bien moins conductrices que la membrane commerciale Nafion®, néanmoins, leur niveau de conduction reste satisfaisant du fait de leur faible épaisseur. Les membranes plasmas profitent de leur densité et de leur fort taux de réticulation pour disposer une imperméabilité au méthanol beaucoup plus importante que celle du Nafion®. La stabilité thermique des membranes plasma, également évaluée, leur permet de supporter les températures de fonctionnement des piles. La seconde étude concerne l'élaboration des électrodes par pulvérisation magnétron dans le réacteur pilote au GREMI. L'utilisation d'une configuration de dépôt à une cible de platine ou de la combinaison d'une cible de platine et d'une cible de carbone, a permis de réduire la quantité de platine déposé sur le support carboné et conduit à l'optimisation de la dispersion du platine pour une meilleure efficacité catalytique. En outre, dans un contexte industriel, l'intégration de l'assemblage membrane électrode a été transférée sur un prototype linéaire combinant en une seule fois la polymérisation plasma et la pulvérisation magnétron. Des coeurs de pile ont été fabriqués et testés en banc de pile.

Lors de ce projet, des revêtements de CrN-WC ont été étudiés en temps que matériaux hybrides durs et résistants. L'association d'un carbure et d'un nitrure résistants bien à la corrosion et obtenus dans des conditions optimales de dépôt permettra d'avoir des matériaux de protection contre l'usure, la corrosion mais aussi des dépôts servant de couches tampon à du diamant nanocristallin dont l'adhérence est mauvaise. Tout d'abord nous avons déterminé la faisabilité du système de CrN-WC et son utilisation comme couche intermédiaire pour du diamant nanocristallin. En faisant varier les paramètres de dépôt, nous avons optimisé la microstructure, les caractéristiques chimiques, mécaniques et tribologiques de nos couches. Si le système CrN-WC adhère relativement bien sur silicium, ce ne fut pas le cas sur acier. Les propriétés mécaniques de ces dépôts ont été par ailleurs plus faibles que celles que nous attendions. Nous avons ensuite étudié l'influence de la température sur nos dépôts de CrN-WC. En effet, le fait de chauffer lors du dépôt permet d'augmenter l'adhérence des couches et d'améliorer leurs propriétés mécaniques. Les revêtements obtenus à haute température ont bien montré une amélioration marquée de leurs diverses caractéristiques par rapport aux dépôts obtenus sans chauff. / For this project, CrN-WC coatings are investigated as a hybrid hard and tough material. The use of a hard-carbide with a corrosion-resistant nitride may produce tailored coatings with the desired combination of properties for use as a stand-alone protective coating, or as a basis for nanocrystalline diamond deposition. The work is divided into three stages. The initial study determined the viability of the CrN-WC system, and its use as an interlayer for nanocrystalline diamond. This successful study was followed by a variation of deposition conditions at low deposition temperature. By varying the deposition parameters, the microstructure, chemical, mechanical, and tribological behavior may be optimized. While the system has relatively good adhesion to silicon substrates, its adhesion to steel was lacking. Additionally, the system showed lower than expected mechanical properties. The final step increased the deposition temperature. The aim here was to increase adhesion and improve the mechanical properties. Prior results with other systems show consistent improvement of mechanical properties at elevated deposition temperatures. The high deposition temperature coatings showed marked improvement in various characteristics over their low deposition temperature cousins.

Lors de ce travail nous avons étudié la synthèse de nitrure de silicium en utilisant des décharges magnétron Ar/NH3 et Ar/H2/N2. Nous nous sommes intéressés particulièrement à la caractérisation de la décharge. Le paramètre de diagnostic le plus utilisé pour caractériser une décharge magnétron est la mesure de la tension de décharge, mais ces mesures ne donnent qu’une vue partielle du processus de pulvérisation même si le régime de pulvérisation peut être défini :métallique ou réactif. En effet, aucune information chimique ne peut être extraite des courbes de tension: d’autres techniques d’analyse sont donc indispensables. Nous avons utilisé la spectroscopie des photoélectrons X (XPS) pour analyser la chimie de la surface de la cible et la spectroscopie d’émission optique (OES) pour analyser la phase gazeuse.<p>La combinaison des mesures de tension et XPS a permis de mettre en évidence l’empoisonnement de la surface de la cible, consécutif à la formation d’une couche de nitrure de silicium lors de la pulvérisation dans un mélange Ar/NH3. Dans le cas du mélange Ar/H2/N2, les mesures de tension ne permettent pas avec certitude de confirmer un empoisonnement de la cible, néanmoins les mesures XPS mettent en évidence, comme pour le mélange Ar/NH3, la présence d’une couche de nitrure de silicium. Les mesures OES ont permis de détecter les mêmes espèces dans les deux types de mélange gazeux, seule l’espèce NH n’a pas été détectée dans le mélange Ar/H2/N2. Parmi les espèces détectées, certaines sont directement pulvérisées de la cible; il a été possible de relier l’intensité de celles-ci avec l’état de surface de la cible dans le cas du plasma Ar/NH3.<p>Nous avons également étudié l’instabilité du processus de pulvérisation en combinant des mesures de tension, OES et XPS. Avec une vitesse de pompage de 230 l/s, nous avons observé une très faible hystérèse de la tension pour les deux types de mélange gazeux. Dans le cas du plasma Ar/NH3, nous avons pu mettre en évidence que la bande de l’espèce NH peut être utilisée comme paramètre de contrôle de la décharge. Finalement, nous avons caractérisé les films obtenus par XPS et spectroscopie infrarouge. La stoechiométrie des films déposés va dépendre de la quantité d’ammoniac ou d’azote injecté dans la décharge, les films déposés avec NH3 sont contaminés par quelques pourcents d’oxygène alors que ceux déposés avec le mélange Ar/H2/N2 en sont dépourvus. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La connaissance de l’énergie transférée aux surfaces en contact avec un plasma basse pression est un paramètre clé pour le contrôle des procédés plasmas basse pression. Sa détermination permet une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu lors du dépôt ou la gravure de couches couches minces. Elle dépend des espèces du plasma (les ions, les électrons et les neutres) ainsi que de nombreux mécanismes physiques ou chimiques (réaction, condensation, émission radiative.). Elle peut être déterminée par la simulation du transport des particules dans le plasma, par des estimations de chaque contribution à partir des paramètres plasma ou tout simplement mesurée. Les études dédiées à sa mesure sont principalement basées sur l’utilisation d’une sonde calorimétrique, dont le principe sur l’interpolation du thermogramme mesuré. Ce type de méthode induit un long temps de mesure (2 min) et est source d’incertitudes. Un outil de diagnostic pour la mesure directe de l’énergie transférée a été développé au GREMI. Il est basé sur l’adaptation d’un capteur à thermopile initialement dédié à des mesures à pression atmosphérique. Cette thèse a donc été dédié à son développement et son utilisation pour l’étude de différents procédés plasmas basse pression : un propulseur spatial à effet Hall, un plasma poudreux, mais surtout de décharges magnétron. Des mesures ont été réalisées lors du dépôt de titane, d’aluminium, de TiO2 et de Al2O3. Les influences de la configuration magnétique de la cathode, du type de décharge, de l’échauffement des cibles, sur les conditions énergétiques à la surface du film en croissance ont été étudiées. / The knowledge of the energy flux during plasma/surface interactions is a key parameter for the control of low pressure plasmas, as sputter deposition or etching processes. The energy flux density at a surface depends on plasma species (ions, electrons, neutrals...) elementary processes (condensation, chemical reaction, radiative transfer). It can be obtained by carring out simulation of particule transport through the plasma, by the calculation of each energetic contribution from plasma parameters or by indirect or direct measurement. Most os works focused on the mesurement of the energy flux is based on the using of a calorimetric probe. This method is based on the calculation of the temporal temperature evolution. The main disadvantages are that this methods can cause error of about 10 % and the acquisition time of the thermogram which is about 2 min. A diagnostic tool which provide a direct measurement of the energy flux, with a good sensitivity and a good time resolution was designed in the GREMI.The aim of this PhD thesis was to developped this tool and use for the study of different plasma processes as capacitiv RF discharge, Hall effect plasma thruster and especially magnetron sputter deposition process. In this last process, the influence of the cathode magnetic configuration, the reactive gas, the dicharge type (HiPIMS, DCMS and pDCMS), the heating of the target was studied on the energy flux at the growing thin film duting the sputtering of a titanium and an aluminum target.