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

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.

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

Caractérisation sous ultra-vide par spectroscopies Auger et de pertes d'énergie, diffraction d'électrons lents et microscopie électronique. Il est montré que l'interface Ti-Si à 25°C n'est pas abrupte sauf en présence d'impuretés. Lors des recuits de films Ti, mise en évidence de l'importance de la diffusion aux joints de grain, de la structure polycristalline à petits grains des films obtenus et de la difficulté de fabriquer un film continu de TiSi2 de faible épaisseur dans sa phase de faible résistivité. Le dépôt de Ti sur Si chauffé (200-400°C) conduit à des croissances dont le caractère tridimensionnel augmente avec la température du support et à 400 °C, l'épitaxie locale de grains TiSi2 sur le support est observée. Cette méthode n'améliore ni la morphologie du film, ni la rugosité de l'interface : nécessité d'explorer d'autres procédures.

Ce travail traite de revetements composites originaux constitues d'une incorporation de siliciures de titane dans du nitrure de titane, elabores par depot chimique en phase gazeuse a partir des precurseurs ticl#4, sih#2cl#2, n#2 et h#2. Une etude parametrique a ete conduite en s'aidant des evolutions tendancielles fournies par des calculs a l'equilibre thermodynamique. Il a ete montre qu'en controlant la temperature du substrat et la teneur en dichlorosilane dans la phase gazeuse, il est possible de realiser des revetements biphases tin-ti#5si#3(n) ou tin-tisi#2 ou triphases tin-ti#5si#3(n)-tisi#2. En subsituant nh#3 a n#2, les composites tin-si#3n#4 et tin-si#3n#4-tisi#2 ont ete codeposes. La formation de ce triphase a ete interpretee comme une preuve indirecte de l'existence d'un equilibre thermodynamique entre les phases tisi#2 et si#3n#4. Elle renforce la validite de la section isotherme calculee du ternaire ti-n-si adoptee dans ce travail. Plusieurs techniques d'analyses (xps, esca, wds, sims, drx, meb, met, nanoidentation. . . ) ont ete utilisees afin d'etablir les effets de l'incorporation des siliciures de titane dans la matrice de tin. La regle selon laquelle l'inclusion d'une phase secondaire dans une matrice ceramique en diminue la fragilite, a ete confirmee. Par contre, les duretes elevees des revetements composites montre que l'influence de ti#xsi#y, phases moins dures que tin, ne se reduit pas a un effet de melange. Des correlations entre la durete et la taille apparente des grains de tin et/ou les microcontraintes presentes dans les revetements ont ete trouvees. L'amelioration prevue de la resistance a l'oxydation des codepots comparativement a celle d'un revetement cvd de tin par inclusion d'une phase a base de silicium a ete verifiee. Deux regimes d'oxydation ont ete mis en evidence. En dessous de 950c, il y formation d'une couche amorphe d'oxyde tres fine plus riche en silicium en surface ce qui se traduit par un blocage de l'oxydation. Au dessus de 950c, le regime est de type diffusionnel comme dans le cas de tin mais la vitesse est significativement plus lente. Un interpretation des mecanimes d'oxydation a ete proposee, sur la base d'analyses sims, xps et par l'examen microstructural (tem) des couches oxydees.

Les besoins de l'industrie aéronautique en matériaux composites capables de conserver pendant de longues durées leurs performances a des températures de 600°C ont motivé la conception de zones interfaciales particulièrement stables au sein de matériaux composites à matrice d'alliage de titane renforcés par des filaments de carbure de silicium. Des dépôts sur filaments de siliciures TiSi2 et Ti5Si3 obtenus par pulvérisation cathodique ont été caractérisés par microscopie électronique a balayage, analyses nucléaires (Rutherford Backscattering Spectrometry) et spectrometrie d'électrons Auger (AES). Les compatibilités chimique et thermomécanique entre les différents constituants des matériaux composites élaborés par compression a chaud a partir des filaments revêtus et divers types de feuillards de titane (Ti, B21S, Ti 1100) ont été étudiées en calculant les états de contraintes résiduelles au sein des constituants et en mesurant leur cinétique d'évolution. L'analyse des zones interfaciales par spectrométrie X et Auger a permis de proposer des mécanismes de diffusion.

Le recouvrement de pieces massives par des films minces ceramiques permet d'ajouter des proprietes de surface (mecanique, electronique, optique,) aux proprietes de volume inherentes a la piece. Parmi les nombreuses techniques permettant la realisation des films ceramiques, l'o. M. C. V. D. (depot chimique en phase vapeur a partir de composes organometalliques) possede le double avantage de permettre des depots a basse temperature et sur des pieces de formes complexes. Ce memoire rend compte de la synthese et de l'etude de composes organometalliques precurseurs potentiels de carbures, nitrures et siliciures de titane. L'etude du comportement thermique des composes synthetises, effectuee par analyse thermique gravimetrique et analyse thermique differentielle, couplees a de la spectrometrie de masse, permet d'etudier le transport des composes en phase gazeuse et la correlation entre les produits issus de leur decomposition et les ceramiques desirees. Ces etudes sont mises a profit lors de la realisation des depots par c. V. D. En permettant un choix judicieux des parametres experimentaux. Les techniques d'analyse de surface habituelles (m. E. B. , e. D. S. , e. P. M. A. , x. P. S. , r. X. ) sont utilisees pour la caracterisation des depots

Petroleum or crude oil is a naturally occurring, flammable liquid found in rock formations in the Earth consisting of a complex mixture of hydrocarbons of various molecular weights, plus other organic compounds. Crude oil varies dramatically in colour, odour, composition and flow properties that reflects the diversity of its origin. Crude oil is arguably the world’s most compositionally complex organic mixture, in terms of the number of chemically distinct constituents and is composed of unsaturated and saturated hydrocarbons, heteroatoms (such as N, S, and O). Contamination of soils and water by crude oil and other related products has become a worldwide problem. Petroleum hydrocarbons come into the environment through accidents, spills or leaks, from industrial releases, or as byproducts from commercial or domestic uses. The greatest problem is due to accidental spillage. In the accidental pollution, the diffusion of the petroleum interests the surface of the soil and groundwater. Petroleum hydrocarbons could go into water and soil by geochemical circulation, bringing secondary pollution, even intrude human through food chain. Since crude oil lies over the surface of water and soil, it suffers solar irradiation. Solar degradation is one of the natural ways for petroleum decontamination suggesting techniques based on light irradiation could be useful in the petroleum degradation processes. Light irradiation based technologies have been enhanced by using catalysts, the most effective and cheapest one in water purification being titanium dioxide (TiO2). In the last year, the combined use of ultrasonic irradiation (sonolysis) and photocatalysis to degrade organic pollutants in water (e. G. , effluent of dye works) has been investigated, but no works were found in literature about oil polluted water remediation by using sonophotocatalysis. For this reason, the aim of this thesis work is to investigate on the possibility of oil polluted water remediation using Advanced Oxidation Processes (AOPs). A suspension petroleum/water was prepared in a Pyrex flask (10 L). The flask was filled with 7. 0 L of distilled water, petroleum was added at the ratio 1/20 (oil/water) and the solution was magnetically stirred and then kept in the dark at room temperature to reach equilibrium up to 30 days. The degradation of crude oil dissolved in water was investigated employing either sonolysis at 20 kHz, or photocatalysis on TiO2, or simultaneous sonolysis and photocatalysis (i. E. Sonophotocatalysis), as degradation techniques. For photocatalytic degradation, we used a 125W high‐pressure mercury lamp (Philips, HPK), which provides a maximum energy at 365 nm with an emission range from 200 to 600 nm, and paper supported titanium dioxide as a catalyst. Sonication was carried out by using an ultrasound emitter with an electric power adjustable between 7 and 100 W. Crude oil and water soluble fraction samples were analyzed by using gas‐chromatography mass‐spectrometry (GC‐MS), liquid state nuclear magnetic resonance (1H NMR), Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT‐ICR‐MS), and fluorescence. The study of non polar compounds in irradiated crude oil by GC‐MS showed an intensification in relative amount of the C13‐C23 fractions and a reduction in relative amount of the C7‐C12 fractions. By use of FT‐ICR‐MS we can see that the irradiation of crude oil produces an oxidation of oil with a particular effect of double bonds oxygenation. Non polar compounds present in crude oil water soluble fraction detected by GC‐MS show a strong presence of branched alkanes and a good amount of linear and aromatic alkanes. All degradation methods utilized have generated an augmentation of C5 class and a decrease of C6‐C9 classes of compounds. In analysis of polar molecules, we can see that total oxygenated compounds were subjected to a small decrease after photocatalysis and a sharp decrease after sonophotocatalytic degradation; no modifications were showed in sonolysis. In FT‐ICR analysis an augmentation of compounds with low molecular weight was also found together with a light increase of number of oxygen atoms in the oxygenated species, as shown in Kendrick and van Krevelen diagrams. In conclusion, we can affirm that ultrasound affects the rate of the photocatalytic degradation of the organic pollutant; the simultaneous use of ultrasound and photocatalysis increased the efficiencies of the degradation process, and a synergistic effect between sonolysis and photocatalysis is normally observed
Le pétrole, probablement le mélange organique le plus complexe, est un liquide naturel et inflammable constitué de composés organiques ayant des propriétés chimiques différentes: hydrocarbures saturés et insaturés, composés hétéro‐atomiques (N S et O) et une petite quantité de métaux. La pollution de l’eau et du sol causée par le pétrole est un problème mondial. Les hydrocarbures arrivent dans l'environnement par des épanchements accidentels ou des fuites industrielles ou, encore, comme sous‐produits de l’activité commercial et domestique. Quelque soit le type de pollution (primaire ou secondaire, c'est‐à‐dire directe ou occasionnel) les hydrocarbures du pétrole arrivent sur la surface du sol et dans l’eau et peuvent arriver dans les nappes aquifères et entrer dans la chaîne alimentaire. L’irradiation solaire représente un procédé naturel d’atténuation des polluants organiques à la surface des sols pouvant servir par exemple à la décontamination de sites contaminés par le pétrole. Ce procès peut être accéléré avec l’utilisation de catalyseurs (photocatalyse) tel que le bioxyde de titane (TiO2) qui semble être le catalyseur le plus efficace et économique. Depuis quelques années on étudie, aussi, l’application soit des ultrasons (sonolyse) soit le couplage sonolyse‐photocatalyse afin de dégrader les polluants organiques dans l’eau. Toutefois la littérature ne reporte pas des articles scientifiques qui appliquent ce couplage pour la purification de l'eau contaminée par les hydrocarbures dérivés du pétrole. Le but de ce travail, pourtant, a été d’étudier la possibilité d'appliquer des méthodes d’oxydation extrême (AOPs, Advanced Oxidation Processes) pour la purification d'eau polluée par le pétrole. Pour les essais de dégradation on a préparé une suspension eau/pétrole dans un récipient en Pyrex (10 L). Dans le récipient on a introduits 7,0 L d'eau distillé et pétrole en rapport 1/20 (pétrole/eau). La solution a été maintenue en agitation à l’obscurité pour 30 jours pour permettre à l'eau de se saturer d’hydrocarbures. La dégradation du pétrole dissous dans l’eau a été menée par sonolyse à 20 kHz, par photocatalyse et par sonophotocatalyse. La dégradation photocatalytique à été menée en utilisant une lampe HPK 125 W et TiO2 comme catalyseur alors que pour la sonolyse on à utilisé un ultrason de puissance électrique enregistrable entre 7 e 100 W. Les échantillons du pétrole ont été analysés par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC‐MS), par résonance magnétique nucléaire sur le proton liquide (1H RMN), par spectrométrie de masse à Résonance Cyclotronique Ionique et Transformée de Fourier (FT‐ICR‐MS) et par fluorescence. L’étude en GC‐MS des composés non polaires du pétrole irradiés dans le simulateur solaire, a montré, après l’irradiation, une augmentation de la quantité relative de la fraction C13‐C23 et une réduction de la fraction C7‐C12. L’analyse des mêmes échantillons en FT‐ICR‐MS à montré l'oxygénation des doubles liaisons et une augmentation des produits d’oxydation. Les analyses en GC‐MS des composes non polaires, présents dans la fraction soluble du pétrole naturel, ont montrés une forte présence d'alcanes complexes et une grande quantité d'alcanes linéaires et aromatiques. En général, les trois méthodes de dégradation utilisées (sonolyse, photocatalyse, et sonophotocatalyse) ont produit une augmentation des composée en C5 et une diminution de la fraction C6‐C9. Les analyses en FT‐ICR des composés polaires ont relevé rien de remarquable après la sonolyse, une légère diminution des composes oxygénés après les photocatalyse et une évidente réduction des mêmes composes après la sono‐photocatalyse. Les diagrammes de Kendrick et van Krevelen confirment ces résultats: on observe, en effet, une augmentation des composés avec bas poids moléculaire et une légère augmentation d'atomes d’oxygène. En conclusion on peut affirmer que les ultrasons ont une influence remarquable sur la dégradation photocatalytique des polluants organiques. La sonophotocatalyse, pourtant, grâce à la synergie d’action, augmente l'efficacité du procès de dégradation

Nous presentons une etude du role de la diffusion sur les cinetiques de formation des siliciures de cobalt et de titane. Ce travail a ete realise en collaboration avec une societe industrielle (es2 rousset) au sein de laquelle, nous avons montre l'interet d'utiliser le disiliciure de titane comme materiau de contact et d'interconnexion dans des composants cmos 1,0 m. Parallelement a ce travail, une etude plus fondamentale sur les cinetiques de formation des siliciures par reaction metal-silicium a ete menee. Elle comprend: l'analyse de couples de diffusion massifs co/si et ti/si. Nous mettons en evidence la formation simultanee de plusieurs phases (co#2si, cosi, cosi#2 et ti#5si#3, ti#5si#4, tisi, tisi#2), mesurons leur taux de formation, et etablissons les relations qui les lient aux coefficients de diffusion effectifs dans chaque phase; la determination des coefficients de diffusion volumique (d#v) et intergranulaire (d#j) dans un siliciure massif (cosi#2). Elle est effectuee a l'aide de radiotraceurs et de techniques classiques de diffusion. Nous montrons que les energies d'activation de diffusion sont fortes (de 2,5 a 3 ev) quel que soit le chemin de diffusion. Le rapport d#j/d#v est voisin de 10, il reste constant dans tout le domaine de temperature etudie (700-1100c). La connaissance des coefficients de diffusion, de la microstructure, et de la force chimique presente lors de la formation, nous a permis de comparer les cinetiques de formation dans des couples massifs a celles obtenues dans des films minces. Cette analyse met en evidence le role preponderant de la diffusion intergranulaire sur la cinetique de reaction meme a haute temperature

L’alliage Nickel-Titane conventionnel ou NiTi est un alliage équiatomique forméapproximativement de 50% de nickel et 50% de titane. Il présente des caractéristiquesparticulières comme la superélasticité, la superplasticité et la mémoire de forme.Le sujet de ce travail porte sur l’étude du vieillissement et de la corrosion d’arcsorthodontiques en NiTi déposés après traitement. Il repose sur l’étude des différentescaractéristiques de ces arcs orthodontiques avant et après utilisation. Nous incluons etcomparons les arcs de 3 fabricants différents : American Orthodontics, Ortho Classic etAZ Dent.La partie clinique de cette étude a été réalisée en Arabie Saoudite dans le centreClinique F.R.B sur des arcs orthodontiques retirés des patients après un port de 4 à 6semaines après consentement des patients pour la participation à l’étude.Notre recherche se repose sur différents tests :- Dureté,- Rugosité,- Observations au MEB (Microscope électronique à balayage)- Analyse à la microsonde,- Observations au MET (Microscope électronique à transmission),- Analyse par thermographie- Essais de résistance à la corrosion.155 arcs après utilisation ont été étudiés et comparés aux arcs neufs.Dans la première partie, nous analysons le comportement de ces arcs orthodontiquesNiTi vis-à-vis de la corrosion. Nous avons commencé par étudier les échantillons enmicroscopie électronique à balayage MEB. L’analyse par Impédance Complexe nouspermet de montrer la présence de couches multiples d’oxydes (oxyde de Nickel, deTitane et d’alumine) ce que nous confirmons en microscopie électronique à transmission(TEM) en microanalyse.Dans la deuxième partie, nous mettons en place une méthode originale nondestructive de caractérisation des arcs orthodontiques NiTi permettant la détection desdéfauts par thermographie infrarouge.Enfin dans la troisième et dernière partie, l’analyse statistique par ANOVA sur les testsde dureté, de rugosité et par thermographie infrarouge nous permet de rechercher lescorrélations entre les analyses réalisées et les différents paramètres liés aux patients4(hommes, femmes, adolescents, adultes, etc…) et de conclure sur le comportement deces arcs utilisés en clinique.La comparaison des arcs entre eux montre des différences de comportement et derésistance dans le temps. Au MEB, les arcs usagés deviennent plus rugueux, avec denombreuses stries et l’apparition de porosités. Nous avons confirmé dans les tests decomportement vis-à-vis de la corrosion que les zones détériorées des arcs usagéscorrespondaient bien à des zones de corrosions. L’analyse à la microsonde et au MEB apermis de détecter la présence de particules d’oxydes de nickel et de titane sur lessurfaces des arcs usagés. Ceci conforte les tests de corrosion.En conclusion, nous pouvons affirmer que les arcs orthodontiques NiTi se détériorent defaçon importante après 4-6 semaines en bouche. Tous les arcs n’ont pas le mêmecomportement et les conséquences cliniques de ces dégradations restent encore àévaluer. L’amélioration du comportement de ces dispositifs en bouche est une nécessité
The conventional nickel-titanium alloy or NiTi is an equiatomic alloy formed ofapproximately 50% nickel and 50% titanium. It has special characteristics such assuperelasticity, superplasticity and is a shape memory alloy.The subject of this work concerns the study of the aging and corrosion of NiTi orthodonticwires retrieved after treatment. It is based on the study of the different characteristics ofthese orthodontic wires before and after use. We include and compare the arches of 3different manufacturers: American Orthodontics, Ortho Classic and AZ Dent.The clinical part of this study was carried out in Saudi Arabia in the F.R.B Clinic Centeron orthodontic wires removed from patients after a 4 to 6 weeks’ post-consent period forpatients to participate in the study.Our research is based on different tests:- Hardness,- Roughness- SEM observations (scanning electron microscope)- Microprobe analysis,- TEM observations (transmission electron microscope),- Thermographic analysis- Corrosion resistance tests.155 arches after use have been studied and compared to new arches.In the first part, we analyze the behavior of these orthodontic arches NiTi vis-à-viscorrosion. We began by studying samples by SEM. The complex impedance analysisallows us to show the presence of multiple layers of oxides (nickel oxide, titanium andalumina) which we confirm in microanalytical electron microscopy (TEM).In the second part, we set up an original nondestructive method of characterization ofNiTi orthodontic wires allowing the detection of defects by infrared thermography.Finally, in the third and last part, statistical analysis by ANOVA on the hardness,roughness and infrared thermography tests allows us to look for correlations between theanalyzes carried out and the different parameters related to the patients (man, woman,teenagers, adults, etc ...) and conclude on the behavior of these bows used clinically.The comparison of the arches between them shows differences in behavior andresistance over time. At SEM, used wires become rougher, with many streaks and theappearance of porosities. We confirmed in the corrosion behavior tests that thedeteriorated areas of the used arches correspond to zones of corrosions. Microprobe and6SEM analysis enabled the detection of nickel oxide and titanium oxide particles on thesurface of the arches used. This confirmed the corrosion tests.In conclusion, we can say that orthodontic arches NiTi deteriorate significantly after 4-6weeks in the mouth. Not all arches have the same behavior and the clinicalconsequences of these impairments have yet to be evaluated. Improving the behaviorof these devices in the mouth is a necessity