Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Siliciures – Teneur en nickel“

L’influence de TiB2 dans des revêtements à base nickel est étudiée du point de vue microstructurale (identification des phases et mesure de la porosité), mécanique (dureté et module d’élasticité par indentation instrumentée) et du comportement mécanique (résistance au frottement par usure pion/disque). Dans les deux revêtements à 2,5 et 10 % de TiB2, on note la présence de siliciures, carbures et borures mais uniquement la présence d’oxyde de titane pour la teneur à 10 %. La porosité est plus élevée (6 %) lorsque la teneur en TiB2 est plus petite, elle est de 1,2 % pour l’autre revêtement. Après une discussion sur l’effet de taille et l’influence de la porosité sur la mesure des propriétés par indentation, la dureté est trouvée sensiblement la même dans les deux cas, autour de 3 GPa, alors que le module d’élasticité semble plus élevé (175 GPa au lieu de 150 GPa) pour la teneur la plus élevée en TiB2. Enfin, le coefficient de frottement est plus grand dans la zone de transition ou de rodage avant d’atteindre la même valeur moyenne de 0,6 dans le régime stationnaire.

Les écosystèmes marins côtiers sont des milieux de plus en plus affectés par l’activité humaine à cause des rejets urbains et l’utilisation de l’océan comme dépotoir pouvant mener à de hauts niveaux de pollution. L’objectif de cette étude était de déterminer les profils de concentration en éléments traces métalliques (Cd, Cr, Cu, Co, Ni, Pb et Zn) des sédiments dans des zones présumées être contaminées par les rejets des eaux usées à Dakar et d’évaluer leur qualité. Pour ce faire, des échantillons de sédiments ont été prélevés au niveau de cinq points d’évacuation des eaux usées vers la mer à Dakar (Sénégal). Les résultats montrent des caractéristiques géochimiques (granulométrie, alcalinité, teneur en carbone organique et en soufre) comparables. L’évaluation de la qualité des sédiments a été effectuée par le calcul de divers indices. Un enrichissement important des sédiments en cadmium et en plomb a surtout été noté. L’Indice de Pollution Sédimentaire (IPS), qui estime le degré de contamination d’un site en fonction de la toxicité relative de chaque métal considéré, fait état d’une forte pollution, voire même d’une dangerosité des sédiments étudiés. En effet, le cadmium et le plomb, présents en fortes teneurs dans les sites, contribuent respectivement à l’ordre de 94 % et 5 % à la dangerosité potentielle des sédiments (selon le classement de l’indice de pollution sédimentaire) alors que le zinc, le cuivre, le nickel et le chrome, également présents en fortes concentrations, ne représentent que 1 % de la pollution globale. Des corrélations positives élevées et modérées sont observées entre Pb/Cd, Pb/Co, Cr/Cu, Cr/Zn, Cr/Fe, Cr/Mn, Cu/Ni, Cu/Fe, Cu/Mn et Zn/Mn, indiquant leurs sources communes possibles à partir des activités industrielles et/ou urbaines ainsi que des comportements comparables dans le sédiment.

Lithoprobe (1984–2005), Canada’s national, collaborative, multidisciplinary, Earth Science research project, investigated the structure and evolution of the Canadian landmass and its margins. It was a highly successful project that redefined the nature of Earth science research in Canada. One of many contributions deriving from the project was the demonstration by example that Earth scientists from geophysics and geology, including all applicable sub-disciplines within these general study areas, must work together to achieve thorough and comprehensive interpretations of all available data sets. In Part 1, this statement was exemplified through studies involving lithospheric structures. In Part 2, it is exemplified by summarizing interpretations from six exploration-related studies derived from journal publications. In the first example, subsurface structures associated with the Guichon Creek batholith in south-central British Columbia, which hosts porphyry copper and molybdenum deposits, are better defined and related to different geological phases of the batholith. Reprocessed seismic reflection data and 2.5-D and 3-D inversions of magnetic and gravity data are combined with detailed geological mapping and drillhole information to generate the revised and improved subsurface interpretation. Research around the Bell Allard volcanogenic massive sulphide deposit in the Matagami region of northern Quebec provides the second example. A seismic reflection line over the deposit shortly after it was discovered by drilling, aided by core and geophysical logs, was acquired to test whether the deposit could be imaged. Direct detection of the ore body from the seismic section would be difficult if its location were not already known; however, structural characteristics that can be tied to lithologies from boreholes and logs were well identified. Nickel deposits and associated structures in the Thompson belt at the western limit of the Superior Province in northern Manitoba were the focus of seismic and electromagnetic (EM) studies combined with geology and physical property measurements. The combined seismic/EM image indicates that the rocks of the prospective Ospwagan Group, which have low resistivity, extend southeastward beneath the Archean gneiss and that structural culminations control the subsurface geometry of the Ospwagan Group. The Sudbury structure in Ontario is famous for its nickel deposits, the largest in the world, which formed as the result of a catastrophic meteorite impact. To help reconcile some of the enigmas and apparent contradictions surrounding studies of the structure and to develop more effective geophysical techniques to locate new deposits, Lithoprobe partnered with industry to carry out geophysical surveys combined with the extensive geological information available. A revised structural model for the Sudbury structure was generated and a 3-D seismic reflection survey identified a nickel deposit, known from drilling results, prior to any mine development. The Athabasca Basin of northwestern Saskatchewan and northeastern Alberta is one of the world’s most prolific producers of uranium from its characteristically high-grade unconformity-type deposits and is the only current uranium producer in Canada. An extensive database of geology, drillhole data and physical properties exists. Working with industry collaborators, Lithoprobe demonstrated the value of high-resolution seismic for imaging the unconformity and faults associated with the deposits. The final example involves a unique seismic reflection experiment to image the diamondiferous Snap Lake kimberlite dyke in the Slave Province of the Northwest Territories. The opportunity to study geological samples of the kimberlite dyke and surrounding rocks and to ground-truth the seismic results with drillhole data made available by the two industry collaborators enabled a case history study that was highly successful.RÉSUMÉLithoprobe (1984-2005), ce projet de recherche pancanadien, multidisciplinaire et concerté en sciences de la Terre, a étudié la structure et l'évolution de la croûte continentale canadienne et de ses marges. Ça a été un projet très réussi et qui a redéfini la nature de la recherche en sciences de la Terre au Canada. L'une des nombreuses retombées de ce projet a démontré par l'exemple que les spécialistes des sciences de la Terre en géophysique et en géologie, y compris toutes les sous-disciplines applicables dans ces domaines d'étude généraux, doivent travailler de concert afin de parvenir à une interprétation exhaustive de tous les ensembles de données disponibles. Dans la partie 1, cette approche s'est concrétisée par des études portant sur les structures lithosphériques. Dans la partie 2, elle a produit un résumé des interprétations tirées de six études liées à l'exploration à partir de publications dans des revues scientifiques. Dans le premier exemple, les structures souterraines associées au batholite du ruisseau Guichon, dans le centre-sud de la Colombie-Britannique, et qui renferme des gisements porphyriques de cuivre et de molybdène, sont maintenant mieux définies et mieux reliées aux différentes phases géologiques du batholite. Un retraitement des données de sismique réflexion, et d’inversion magnétique et gravimétrique 2,5-D et 3-D combiné à une cartographie géologique détaillée et à des données de forage ont permis une interprétation révisée et améliorée du de subsurface. La recherche autour du gisement de sulfures massifs volcanogéniques de Bell Allard de la région de Matagami, dans le nord du Québec, est un deuxième exemple. Un levé de sismique réflexion réalisé au-dessus du gisement, peu après sa découverte par forage, couplé avec des diagraphies géophysiques et de carottes, a été réalisé pour vérifier si l'ensemble pouvait donner une image du gisement. La détection directe du gisement de minerai à partir de la coupe sismique serait difficile si son emplacement n'était pas déjà connu; cependant, les caractéristiques structurales qui peuvent être liées aux lithologies déduites des forages et des diagraphies ont été bien définies. Les gisements de nickel et les structures qui y sont reliées dans la bande de Thompson, à la limite ouest de la province du Supérieur, dans le nord du Manitoba, ont fait l'objet d'études sismiques et électromagnétiques (EM), combinés à des mesures de caractéristiques géologiques et physiques. L'image sismique/EM combinée indique que les roches du groupe d’intérêt d’Ospwagan, lesquelles ont une résistivité faible, s'étendent vers le sud-est sous le gneiss archéen et, les culminations structurales contrôlent la géométrie souterraine du groupe d’Ospwagan. La structure de Sudbury, en Ontario, est réputée pour ses gisements de nickel, les plus importants au monde, lesquels se sont formés à la suite d'un impact météoritique catastrophique. Pour aider à comprendre certaines des énigmes et résoudre d’apparentes contradictions entourant les études de la structure, et pour développer des techniques géophysiques plus efficaces afin de localiser de nouveaux gisements, Lithoprobe s'est associé à l'entreprise privée pour réaliser des levés géophysiques, et les comparer aux très nombreuses informations géologiques disponibles. Une révision du modèle structural du gisement de Sudbury, ajouté à un levé sismique réflexion tridimensionnelle, ont permis de circonscrire un gisement de nickel, avant tout autre travail de développement minier. Le bassin de l'Athabasca, dans le nord-ouest de la Saskatchewan et le nord-est de l'Alberta, est l'un des producteurs d'uranium les plus prolifiques au monde provenant de gisements à haute teneur de type discordant, et est le seul producteur d'uranium au Canada. Une volumineuse base de données sur la géologie, les forages et les propriétés physiques est disponible. En collaboration avec des entreprises privées, Lithoprobe a démontré la valeur de la sismique à haute résolution pour l'imagerie de la discordance et des failles associées aux gisements. Le dernier exemple est celui d'une expérience de sismique réflexion unique visant à représenter le dyke de kimberlite diamantifère du lac Snap dans la province des Esclaves, dans les Territoires du Nord-Ouest. L'occasion d'étudier des échantillons géologiques du dyke de kimberlite, et des roches environnantes, et de valider les résultats sismiques à l'aide des données de forage mises à disposition par les deux partenaires privés, a permis une étude de cas très fructueuse.

Dans les dispositifs de capteurs d’image les siliciures de titane sont utilisés afin de réaliser les contacts entre les transistors et les interconnections de cuivre. Une nouvelle problématique émerge alors d’une co-intégration des contacts en siliciures de Ti et de nickel : former le siliciure de titane optimal (C54-TiSi2) a une température plus faible que la température de formation classique (800°C). Afin de réduire la température de formation du siliciure, l’influence du recuit laser nanoseconde UV (UV-NLA) sur la formation des contacts en siliciures de Ti a été étudiée. Pour cela, des dépôts consécutifs de films de Ti et de TiN avec des épaisseurs inférieures à 10 nm ont été réalisés après un traitement de surface spécifique. Des recuits par UV-NLA à différentes densités d’énergies appliquées selon différents nombres de tirs et suivis par des recuits thermiques rapides (RTA) ont été réalisés. Les différents échantillons ont été caractérisés par plusieurs méthodes dont la mesure quatre pointes, la diffraction de rayons X, et la microscopie électronique en transmission. L'utilisation du UV-NLA permet la formation d’une phase amorphe à l’état solide, puis dans le cas de l’utilisation du laser avec plusieurs tirs combinés à un RTA ultérieur, la formation de la phase C54-TiSi2 à basse température a été démontrée. Les études réalisées sur les substrats dopés et/ou polycristallins, ainsi que ceux sur plaques avec motifs photolithographiés indiquent que dans l’état actuel, l’intégration du traitement UV-NLA dans le processus d’industrialisation est plus complexe qu’escomptée. Des perspectives permettant de favoriser l’intégration de ce nouveau recuit sont également discutées
In image sensor devices, Ti silicides are used to establish contacts between transistors and copper interconnects. A new problematic emerges with the co-integration of Ti-based and Ni-based silicided contacts: the titanium silicide (C54-TiSi2) needs to be formed at a lower temperature than the conventional formation temperature (800°C). In order to reduce the temperature of silicide formation, the influence of nanosecond laser annealing on Ti silicide contact formation has been investigated in this PhD work. To do so, consecutive deposition of Ti and TiN films with thicknesses below 10 nm were carried out after a specific surface treatment. Annealing by UV nanosecond laser (UV-NLA) at different energy densities, different numbers of shots and followed by rapid thermal annealing (RTA) for various temperatures were performed. The different samples were characterized by several methods including: four-point probe measurements, X-ray diffraction, and transmission electron microscopy. The main results obtained with the use of UV-NLA are the following: it enables the formation of an amorphous phase in the solid state and the formation of the metastable C40-TiSi2 phase becomes possible by melting the first nanometers of the substrate. By combining multiple laser shots and a subsequent RTA, the formation of the C54-TiSi2 phase at low temperature of 650 °C has been demonstrated. Studies carried out on doped and/or polycrystalline substrates, as well as on wafers with nanometric patterns indicate that, in the current state, the integration of UV- NLA into the industrial process is more complex than expected. Prospects for promoting the integration of UV-NLA are also discussed

Nous présentons une étude sur la réactivité de films minces de nickel avec différents substrats : silicium, germanium et silicium-germanium. La séquence de formation, la cinétique de croissance et la stabilité des siliciures, germaniures et germano-siliciures ont été étudiées par des mesures " in situ " et en temps réel de diffraction des rayons X, calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et résistance quatre pointes. Nous avons notamment développé une méthode originale pour mesurer le dégagement de chaleur lors des réactions de films minces sur substrat par DSC. Nous avons observé des comportements différents entre les siliciures et les germaniures. En effet, les siliciures ont globalement une croissance séquentielle avec cependant des phases transitoires (Ni31Si12 et Ni3Si2) qui se forment et disparaissent rapidement. Contrairement aux siliciures, les germaniures Ni5Ge3 et NiGe croissent simultanément. Pour ces deux systèmes, nous avons réalisé des mesures originales des taux de réaction à l'interface pour les phases riches en nickel (Ni2Si et Ni2Ge3) en simulant les cinétiques avec une loi linéaire-parabolique (contrôlé par diffusion et réaction). La formation des germano-siliciures est séquentielle comme pour les siliciures. Nous avons observé que la phase en riche en silicium (NiSi2) n'apparaît pas en présence de germanium. De plus, lors de la formation de Ni(Si1-xGex) un rejet de germanium est observé. Ceci peut s'expliquer par l'équilibre thermodynamique entre Ni(Si1-xGex) et Si1-xGex, réalisé pour des concentrations différentes en germanium. Cette étude apporte des éléments de compréhension des phénomènes fondamentaux nécessaires à la métallisation des composants de la nanoélectronique
We present a study on the reactivity between thin films of nickel with several substrates : silicon, germanium and silicon-germanium. The formation sequence, the formation kinetic and the stability of silicides, germanides, and germano-silicides have been studied by "in situ" measurements and real time using XRD, DSC and four points probes resistance. We developed, in particularly, an original method to measure the heat flow during thin films on substrate reactions by DSC measurements. We observed different behavior of silicides versus gremanides. Indeed, silicides have overall a sequential growth with nevertheless some transient phases (Ni31Si12 and Ni3Si2) that appear and disappear rapidly. In contrary of silicides, germinides display a simultaneous growth of Ni5Ge3 and NiGe. In both systems, we realised original measurement of interfacial reaction rates of Ni rich phases (Ni2Si and Ni5Ge3) by simulating the kinetics by a linear-parabolic law (diffusion and interfacial reaction control). The formation of germano-silicides is sequential as silicides one. We observed that the Si rich phase (NiSi2) does not appear in presence of germanium. Moreover, during the Ni(Si1-xGex) formation, Ge is rejected from this phase. It could be explained by the thermodynamic equilibrium between Ni(Si1-xGex) and Si1-xGex with different concentration of germanium in both phases. This study provides new elements for the understanding of the fundamental phenomena needed for metallization of nanoelectronic devices

L' objectif de cette étude est de quantifier la diffusion et la solubilité de I' As, du B et du Pt dans les siliciures de Ni afin de mieux comprendre leur redistribution lors de la siliciuration. Pour cela, les différents éléments ont été implantés dans des films de siliciures 5-Ni2Si et NiSi et leur diffusion et leur solubilité ont été étudiées par spectrométrie de masse d' ions secondaires (SIMS) et par sonde atomique tomographique (APT). Des coefficients de diffusion ont pu être mesurés notamment en comparant des mesures SIMS à des simulations de diffusion à deux dimensions. Des expériences d ' APT ont aussi permis d ' observer la précipitation du B au delà de sa limite de solubilité dans NiSi. La redistribution du B et du Pt lors de la siliciuration ont ensuite été caractérisées par SIMS et par APT. L' ensemble des données concernant leur diffusion et leur solubilité dans les deux siliciures a été utilisé pour interpréter ces résultats. La redistribution du B a également été comparée à des simulations de redistribution suivant un modèle simple
The objective of this study is to quantify the diffusion and solubility of As, B and Pt in Ni silicides in order to gain a better understanding of their redistribution during silicidation. Therefore, these elements were implanted in o-Ni2Si and NiSi thin films and their diffusion and solubility were studied using secondary ion mass spectroscopy (SIMS) and atom probe tomography (APT). Diffusion coefficients could be measured by comparing SIMS measurements and two dimensional diffusion simulations. APT analyses allowed to observe the precipitation of B above its solubility limit in NiSi. Then, B and Pt redistribution during silicidation were characterized by SIMS and APT. The previous data concerning their diffusion and solubility in the two silicides were used together to interpret these results. In addition, B redistribution was compared to redistribution simulations using a simple model

Dans ce memoire, nous proposons plusieurs approches pour aller vers l'obtention de couches diamant de qualite electronique. Celles-ci incluent la preparation de nouveaux substrats optimises pour la croissance diamant, que sont les siliciures de nickel nisi 2 et ni 3si, ainsi que le depot d'une couche tampon carbonee. L'idee directrice a ete d'etudier les processus de croissance diamant sur plusieurs systemes substrat / couche tampon avec pour finalite des depots controles de couches diamant a tres fortes densites de nucleation. Des substrats de siliciures de nickel nisi 2 et ni 3si ont ete prepares, a la fois sous une forme polycristalline et de couches minces orientees, par trois procedes : fusion sous argon, recuit sous vide et co-deposition en temperature. Pour augmenter les densites de nucleation du diamant sur ces substrats, deux approches ont ensuite ete abordees : - croissance diamant sur couches de carbone dlc deposees par ablation laser. - bombardement de la surface des substrats, prealablement au depot diamant, avec des faisceaux d'ions (c xh y +) de faible energie (< 100 ev).

Cette thèse porte sur l'étude des paramètres qui influencent la dynamique du nickel et de son radionucléide 63 Ni dans les sols. L'objectif principal de ce travail est la caractérisation à la fois chimique et biologique de la disponibilité de ces éléments dans les sols. Le pool disponible du Ni et du 63 Ni (estimation chimique) a été mesuré par des méthodes chimiques, isotopiques et des incubations (méthode des sachets); en évaluant l'intérêt et les limites de chaque méthode. Les facteurs qui influencent la mobilité du métal dans les sols ont été ainsi déterminés. A travers cette étude, nous avons démontré que la biodisponibilité et la phytodisponibilité du Ni dépendent de la minéralogie des sols, du niveau d'altération des sols, du type des associations du métal avec les minéraux et la présence quantitative de ces minéraux. Le transfert du Ni, ou du 63 N i du sol jusqu'à la plante dépend de la disponibilité du métal dans le sol et de la diversité de comportement des racines face à l'offre du sol, en relation avec les stratégies d'hyperaccumulation, d'accumulation ou d'exclusion du Ni. Les plantes sont capables d'influencer la disponibilité du métal dans les sols en intervenant aux processus de désorption du Ni par la phase solide et sa mise en solution. Elles sont aussi capables de modifier la spéciation du Ni en solution cependant la forme majoritaire du Ni dans la solution du sol était le Ni2+. Une culture d'hyperaccumulateurs régulent la concentration de Ni et de 63 Ni dans la solution du sol ainsi que la migration vers la nappe phréatique. En tenant compte des propriétés physico-chimiques des sols, la disponibilité du polluant et le choix des hyperaccumulateurs, ces plantes sont capables de diminuer et de contrôler durablement les effets écotoxicologiques d'une contamination par les éléments en traces ou/et les radionucléides
This thesis relates to the study of parameters which influence the dynamic of nickel and its radionuclide 63 Ni in soils. At the Saille time, the study of the chemical and biological characteriza- tion of these elements availability in the soils is done. The available pool of Ni and 63 Ni (chemical estimation) was measured by chemical and isotopic methods and soil incubations; by evaluating the interest and limits of each roethod. The factors which influence the mobility of metal in soils were thus determined. With through this study, we showed that the bio- and phyto-availability of Ni depend on the soil mineralogy, on the soil weathering, on the type of metal associations with the mineraIs, and on the quantitative presence of these mineraIs. The transfer of Ni and 63 N i from the soil to the plant depends on the metal availability in the soil and on the roots behaviour to the soil offe1, in relation to the strategies of hyperaccumulation, accumulation or exclusion of N z. Plants are able to modify the metal availability in soils by influencing the sorption processes of Ni from the solid phase to the soil solution. They are also able to change the speciation of Ni in solu- tion however the majority form of Ni in the soil solution was N i2+. Hyperaccumulators regulate Ni and 63 N i concentration in soil solution and their migration to the ground water. If the physico-chemical properties of soils, the pollutant availability and the choice of the hyperaccumulators are taken into account, the se plants are able to decrease and control durably the ecotoxicological effects of trace elements and radionuclides contamination in soils

Le nickel est un constituant essentiel des trois métalloprotéines hydrogénase membranaires indispensables à la croissance anaérobie d' Escherichia coli. L'étude-des mutants nik, spécifiquement déficients en activité hydrogénase et restaurables par un excès de nickel, a révélé que le nickel intervient dans la formation d'hydrogénases fonctionnelles et joue un rôle régulateur de 1'expression du locus ni k. Ces mutants, caractérisés en outre par un contenu intracellulaire en nickel anormalement faible, étaient présumés déficients au niveau du système de transport spécifique du nickel. Les travaux exposés dans ce mémoire ont permis d'en apporter la preuve. L'expression in vivo du locus nik montre qu'il dirige la synthèse de cinq polypeptides NikA, B, C, D, Ede taille comprise entre 59 et 25,5 kDa. L'analyse phénotypique des insertions plasmidiques du transposon Tn5 indique après intégration dans le chromosome, que les cinq gènes sont probablement organisés en opéron. Ceci est confirmé par le séquençage. La région promoteur-opérateur contient la séquence consensus reconnue par la protéine FNR, régulatrice des opérons anaérobies, et un site potentiel de fixation d'une protéine régulatrice ; L 'analyse dans les banques de données de la séquence en amino-acides des cinq protéines dérivées fait apparaître de forte homologies avec les composants des systèmes de transport bactériens des oligopeptides à protéine fixatrice périplasmatique. NiKA serait la protéine périplamsatique de transport à haute affinité chez les mutants nik, en présence de magnésium, et sa restauration par introduction du plasmide nik+. L'analyse du transport et de la résistance au nickel des mutants corA, affectés pour le transport non spécifique du magnésium, indique qu'il existe trois voies d'entrée du nickel chez E. Coli
Nickel is requires for anaerobic activity of three metalloprotein hydrogenase of Escherichia coli. Characterisation on nik mutants impaired in hydrogenase activity, Which could be further restored by an express og nickel, led ti the suggestion that the nik locus is involved in nickel transport into cell. Our result confirm the hypothesis. The in vivo expressed nik locus encodes five polypeptide Nik A, B, C,D, E from 59 to 25,5 kDa. The operonic organization of locus nik is suggested by phenotypic analysis of plasmid and chromosomal Tn5 insertion, and confirmed by sequencing of the entire nik locus. The consensus for the general anaerobic regulatory protein FNR and a putative binding site for a regulatory protein were found in the nik regulatory sequence. Computer comparison analysis of nik protein sequence revealed strong homologies with the oligo-peptide periplasmic transport systemprotei. The function of locus nik was clearly demonstrated by the absence of high affinity nickel mutants in the presence of magnesium ; Transport assays and resistance to nickel of cor A mutants impaired in the non specific magnesium transport, indicate that three uptake pathways for nickel are present in E. Coli

Le but de ce travail de thèse est de mieux comprendre la réaction de siliciuration du système Ni-Si utilisée dans les technologies MOS, et d'écrire un modèle permettant de simuler la croissance et les contraintes associées afin d'évaluer l'impact pour le transistor. Ce travail se compose de quatre parties. La première partie offre une revue concernant les mécanismes de changement de phase de Ni-Si. Elle comporte un état de l'art des phénomènes de diffusion associés et des réactions à l'état solide qui conduisent aux différents siliciures. La deuxième partie rapporte différents résultats expérimentaux (XRD et résistance carrée) permettant de caractériser le système Ni-Si. La caractérisation de la contrainte pendant et après la formation est réalisée grâce à des mesures de rayon de courbure. Enfin, le LACBED met en évidence des déformations dans le silicium spécialement en bordure de zone active et au voisinage de grains désorientés. La troisième partie décrit le développement numérique du modèle de siliciuration. Il met en jeu un calcul couplé diffusion-mécanique. Dans le problème de diffusion, l'espèce diffusante est le nickel, mais avec des fronts de diffusion qui peuvent se déplacer vers le silicium, ou au contraire "en arrière", en reconsommant une siliciure déjà formé. Le problème de mécanique fait intervenir des lois viscoplastiques différentes pour chaque composé, et une loi d'homogénéisation "en bêta" pour prendre en compte de façon glovale les propriétés de certains composés biphasés. Afin de pouvoir utiliser les mesures de courbure sous recuit anisotherme, un modèle de croissance semi-analytique de Ni2Si est développé. Finalement, en dernière partie, les calibrations des propriétés mécaniques et cinétiques du modèle EF sont réalisées à partir des résultats expérimentaux. Une validation du modèle est proposé grâce au CBED : le splitting des lignes est relatif à l'amplitude des déformations dans le silicium. Cette approche qualitative met en évidence les déformations du silicium transmises par le siliciure par une méthode inverse.

L’objectif de cette étude est d’aboutir à une meilleure compréhension des contraintes mécaniques et de leur évolution sous sollicitation thermique dans différents systèmes de la microélectronique. Dans un premier cas nous nous sommes intéressés aux contraintes locales très importantes qui peuvent être présentes au voisinage des singularités géométriques nombreuses dans un dispositif et qui donnent lieu à la génération de défauts susceptibles de diminuer la durée de vie et la fiabilité des composants. Une autre source importante de contrainte apparaît lors de la formation par réaction à l’état solide des siliciures qui servent aux contacts. Nous avons suivi in-situ par des expériences couplées de diffraction des rayons X et de mesure de courbure l’évolution des contraintes lors de la réaction d’un film mince de Co ou de Ni avec le substrat de silicium. Nous avons ainsi montré que le signe des contraintes peut s’expliquer systématiquement par les variations de volume spécifique aux interfaces. Le développement des contraintes lors de l’apparition successive des siliciures de Co peut être interprété qualitativement par le modèle de Zhang et d’Heurle. Le cas des siliciures de Ni est plus complexe. Nous avons montré que l’apparition transitoire de la phase Ni3Si2 a une influence importante sur le développement des contraintes. D’autre part l’évolution des contraintes dans Ni2Si et Ni3Si2 n’est pas conforme aux prévisions du modèle de Zhang et d’Heurle. L’ensemble de ces résultats expérimentaux sera à prendre en compte dans le développement nécessaire d’un modèle permettant d’expliquer l’évolution de la contrainte lors de la réaction métal-silicium
This study is aimed at a better understanding of stresses and their evolution under thermal loading in microelectronics devices. In the neighborhood of geometrical singularities very high local stresses appear and may lead to defects, which may decrease device lifetime. We have also investigated stress build up which occurs during metal-silicon reaction. Indeed metal silicides, which are used as contacts, are grown via metal-silicon solid state reaction. Joined X-ray diffraction and curvature measurements have been performed in situ during the reaction of thin Co and Ni films with Si. We show that the sign of the stress is well explained by the specific volume changes at the reacting interfaces. Stress development during the formation of Co silicides follows qualitatively the behavior predicted by Zhang and d'Heurle. On the other hand the behavior of Ni silicides appears more complex. We show that the transient appearance of Ni3Si2 plays an important role in stress development. The evolution of stresses in Ni2Si or Ni3Si2 does not follow the predictions of the Zhang and d'Heurle model. A new model is clearly needed and will have to take into account our experimental results

Le déploiement à grande échelle des véhicules électriques est conditionné par une augmentation de la densité d’énergie des batteries et une réduction de leur coût de fabrication. Concernant l’aspect énergétique, les oxydes lamellaires à base de nickel, manganèse et cobalt (NMC) sont des matériaux intéressants étant donné que l’augmentation de la teneur en nickel permetd’améliorer la capacité. D’autre part, la formulation aqueuse de ces matériaux peut contribuer à réduire les coûts de production. En effet, on peut s’affranchir des installations coûteuses utilisées pour récupérer et retraiter les vapeurs de N-méthylpyrrolidone (NMP), un solvant toxique communément employé pour la fabrication des électrodes positives, en remplaçant ce solvant par de l’eau. Le but de ce travail est de développer des formulations aqueuses d’électrodes de NMC532 (50% de nickel, 30% de manganèse et 20% de cobalt), et d’évaluer leur performance électrochimique. Les oxydes lamellaires étant sensibles à l’humidité, l’évolution de la surface du matériau durant la préparation de l’encre aqueuse a été étudiée au moyen de diverses caractérisations. Plusieurs voies ont été proposées pour développer des formulations aqueuses présentant des performances électrochimiques comparables à celles d’électrodes à base deNMP. En particulier, on s’est attaché à éviter la corrosion du collecteur de courant en aluminium, qui a lieu lors de l’enduction du fait du caractère basique de l’encre aqueuse. Le vieillissement de ces électrodes formulées envoie aqueuse a ensuite été étudié en cellulesLi-ion
Increasing the energy density of Liion batteries while reducing their manufacturing costs is a milestone towards widespread application of electric vehicles. In this regard, high capacity materials have been developed, among them lithium nickel manganese cobaltlayered oxide (NMC), as their energy densitycan be increased with higher nickel content. Aqueous processing of these materials can contribute to cost reduction, by using water as a solvent instead of standard, toxic Nmethylpyrrolidone (NMP), whose use requires pricey installation to recover the vapors upon drying of the electrode. This study aims at developing aqueous formulations of NMC532 cathodes (50% nickel, 30% manganese and 20% cobalt), and assess their electrochemical performance. As layered oxides are sensitive towards water, surface modification of the material upon immersion in aqueous slurries was investigated through various characterizations. Several routes were proposed to develop water-based cathodes with electrochemical performance comparable to NMP-based electrodes. In particular, corrosion of the aluminum current collector occurring in aqueous processing owing to the alkalinity of the NMC slurry is avoided through the addition of phosphoric acid which buffers the slurry pH, or by using a carbon-coated collector. The ageing behavior of such aqueous processed electrodes was then investigated through post mortem analyses after long-term cycling in Li-ion cells

Cette thèse a pour origine l'étude de la migration du nickel dans les eaux de l'aquifère crayeux du bassin Artois-Picardie. La thèse est organisée en trois parties. La première synthétise les données rassemblées au niveau national sur le nickel et l'arsenic concernant la toxicologie, les concentrations dans la ressource, les méthodes d'analyse et de traitement. Cette réflexion fait suite à la nouvelle directive européenne sur l'eau potable qui va abaisser la norme sur ces deux éléments. La seconde partie est consacrée aux métaux piégés dans les sédiments fluviaux. Les méthodes d'étude ainsi que la notion de mobilité des métaux sont abordés. La troisième partie traite de deux champs captants importants pour l'alimentation en eau concernés par le nickel. Sur le champ captant des Ansereuilles l'origine la plus probable du nickel est le canal de la Deûle qui jouxte les captages, par infiltration de l'eau à travers les sédiments pollués. Deux campagnes d'échantillonnage et d'analyse des sédiments ont permis d'observer l'évolution des concentrations de l'amont vers l'aval mais aussi verticalement. Des analyses de spéciation, des essais en batch, ainsi que des mesures de paramètres d'oxydoréduction ont permis de discuter de la migration du nickel. Il semble que les conditions étant plus réductrices dans la nappe de la craie les oxydes de fer et de manganèse, supports du nickel, sont réduits et libèrent ce dernier. Dans le cas du champ captant de Flers en Escrebieux, au passage en captivité, parallèlement à la diminution des nitrates les teneurs en nickel augmentent. L'apparition de conditions réductrices conduit à la réduction des oxydes qui libèrent le nickel en solution. Ainsi dans les deux cas, quelque soit l'origine du nickel, celui-ci apparaît dans l'eau de la craie car il rencontre des conditions favorables à sa mise en solution. Ces conditions apparaissent lors d'un passage en captivité ou dans la zone réduite qui se développe le long de cours d'eau.

Ce chapitre étudie le prix à long terme des métaux, fonction de l’énergie nécessaire à leur production. L’énergie de production primaire minimale peut être estimée comme une somme de l’énergie mécanique d’extraction et de broyage, de l’énergie de séparation et des processus métallurgiques. L’écart entre l’énergie théorique minimale et la valeur observée actuellement donne une idée de la maturité technologique. En appliquant un taux d’amélioration technologique et de baisse de qualité (concentration) des gisements au cours du temps, il est possible de reproduire l’évolution passée et de prédire l’évolution future d’énergie de production et de prix des métaux, en faisant l’hypothèse que les minerais exploités sont les mêmes. Les résultats indiquent que pour le cuivre, le nickel, l’argent et l’or, l’amélioration technologique depuis 1900 a permis de compenser la baisse de teneur des gisements exploités. Nous estimons que l’évolution future pourrait être différente et que la baisse de qualité des gisements engendrera une augmentation du prix de ces métaux. Le prix à long terme de l’aluminium devrait quant à lui continuer à baisser.