Academic literature on the topic 'Nitrure de bore hexagonelle'

L'étude des propriétés physiques telles que la densité de charge et la réponse optique à l'échelle nanométrique est un défi expérimental qui motive une recherche continue de techniques instrumentales et de méthodologies innovantes. Cette thèse s'inscrit dans ce contexte, en présentant des avancées dans les techniques de caractérisation utilisant la microscopie électronique à transmission et les sources synchrotron de rayons X. Les références des développements techniques et méthodologiques réalisés ont été obtenues sur le nitrure de bore hexagonal (h-BN), un matériau à large bande interdite caractérisé par un transfert de charge important, un paysage défectueux complexe et des propriétés optiques originales. La première partie de ce travail se concentre sur les améliorations apportées à la microscopie électronique à transmission à balayage quadridimensionnelle (4D-STEM), qui s'est récemment imposée comme un outil puissant permettant d'obtenir simultanément des déterminations structurelles précises et de saisir les détails des champs électriques locaux et des densités de charge. L'extraction précise de données quantitatives à l'échelle atomique pose des défis, principalement en raison de la propagation de la sonde et des effets liés à la taille qui, lorsqu'ils sont négligés, peuvent même conduire à des interprétations erronées des effets qualitatifs. Ce travail établit la précision de la technique pour la mesure des champs électriques et des densités de charge dans les matériaux minces par le biais d'une étude complète sur des plaquettes de h-BN vierges et défectueux. Grâce à une combinaison d'expériences et de simulations numériques, il est démontré que si la quantification précise des charges sur des sites atomiques individuels est limitée par les effets de sonde, la technique 4D-STEM peut mesurer directement les phénomènes de transfert de charge au bord d'une monocouche de h-BN avec une sensibilité de quelques dixièmes d'électrons et une résolution spatiale de l'ordre de quelques angströms. La deuxième partie de cette thèse traite de la mise en oeuvre d'une nouvelle installation de luminescence optique excitée par les rayons X (XEOL) à la branche de diffusion inélastique résonnante des rayons X (RIXS) de la ligne de faisceau de rayons X mous SEXTANTS du synchrotron SOLEIL. La combinaison de RIXS et de XEOL ouvre de nouvelles possibilités pour les études corrélées des phénomènes d'excitation et de recombinaison dans la gamme d'énergie du visible et de l'UV lointain. La synchronisation de la caméra d'acquisition du spectromètre XEOL avec le monochromateur de rayons X de la ligne de faisceau permet d'acquérir des spectres de luminescence complets tout en balayant l'énergie du rayonnement incident à travers le bord d'absorption du noyau d'un élément donné. À partir des cartes 2D de l'énergie d'excitation en fonction de la luminescence ainsi obtenues, il est possible d'associer des structures fines spécifiques des seuils d'absorption à des caractéristiques de luminescence bien définies. Des références ont été obtenues sur du nitrure de bore cubique et hexagonal parfait et dopé, avec des résultats acquis dans l'UV lointain comparables aux techniques optiques de pointe. L'analyse des structures fines des seuils d'absorption du h-BN a permis d'associer les émissions de faible énergie à la présence de liaisons B-O. Enfin, l'application de XEOL à l'étude de la luminescence d'une hétérostructure verticale composée de monocouches h-BN/WS₂ a permis de mieux comprendre le mécanisme de transfert de l'excitation entre les couches
Probing physical properties such as charge density and optical response, on a nanometric scale is an experimental challenge which motivates a continuous search for innovative instrumental techniques and methodologies. This thesis aligns within this context, presenting advances in characterization techniques utilizing transmission electron microscopy and X-ray synchrotron sources. Benchmarks of the technical and methodological developments performed have been obtained on hexagonal boron nitride (h-BN), a wide bandgap material characterized by a significant charge transfer, a complex defective landscape and original optical properties. The first part of this work focuses on improvements in four-dimensional scanning transmission electron microscopy (4D-STEM) which has recently emerged as a powerful tool for simultaneously obtaining precise structural determinations and capturing details of local electric fields and charge densities. Accurately extracting quantitative data at the atomic scale poses challenges, primarily due to probe propagation and size-related effects which, when neglected, may even lead to misinterpretations of qualitative effects. This work establishes the accuracy of the technique for the measurement of electric fields and charge densities in thin materials via a comprehensive study on pristine and defective h-BN flakes. Through a combination of experiments and numerical simulations, it is demonstrated that while precise charge quantification at individual atomic sites is hindered by probe effects, 4D-STEM can directly measure charge transfer phenomena at an h-BN monolayer edge with sensitivity down to a few tenths of electron and a spatial resolution on the order of a few angstroms. The second part of this thesis discusses the implementation of a novel X-Ray Optical Excited Luminescence (XEOL) setup at the Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS) branch of the soft X-Ray SEXTANTS beamline of the Synchrotron SOLEIL. The combination of RIXS and XEOL opens new possibilities for correlated studies of excitation and recombination phenomena in the visible-far UV energy range. The synchronization of the XEOL spectrometer acquisition camera with the beamline X-Ray monochromator permits to acquire full luminescent spectra while scanning the incident radiation energy across the core absorption edge of a given element. From the 2D maps of excitation energy versus luminescence thus obtained, it is possible to associate specific near edge absorption fine structures to well defined luminescence features. Benchmarks have been obtained on perfect and doped cubic and hexagonal boron nitride with results acquired in the far UV comparable with state-of-art optical techniques. The analysis of near edge fine structures of h-BN has permitted to associate low energy emissions to the presence of B-O bonds. Finally the application of XEOL to the study of an h-BN/WS₂ monolayer vertical heterostructure luminescence has provided insights on the excitation transfer mechanism between the layers

L'étude des propriétés optiques des matériaux semiconducteurs et, notamment, des composés émettant dans l'ultra-violet (UV) constitue depuis quelques années une thématique de recherche de plus en plus importante du fait des applications potentielles de ces matériaux en optoélectronique. Dans cette perspective, étudier les propriétés optiques du nitrure de bore hexagonal (hBN) et des nanotubes de nitrure de bore (BN) est particulièrement intéressant, étant donné leur caractère semiconducteur à grand gap (autour de 6 eV).
L'objectif de cette étude est d'analyser les propriétés optiques de ces matériaux et, plus particulièrement, leurs effets excitoniques, en développant des méthodes de caractérisation optique adaptées pour observer des émissions UV.
Les techniques expérimentales de photoluminescence et de cathodoluminescence développées au cours de cette thèse ont tout d'abord permis de comprendre les propriétés de luminescence du hBN. Ainsi, nous avons pu confirmer la présence d'excitons libres émettant à 5.77 eV. Ensuite, en corrélant ces mesures optiques avec des analyses structurales en microscopie électronique en transmission de cristaux individuels, nous avons mis en évidence l'existence d'excitons liés à des défauts structuraux bien déterminés et émettant autour de 5.5 eV. Une fois les propriétés de luminescence du matériau massif connues, nous avons analysé de la même manière différents types de nanotubes de BN multifeuillets. Ces mesures ont pour la première fois montré que ces nano-objets émettent également dans l'UV. En se basant sur notre étude de la luminescence de hBN, nous proposons une interprétation pour l'origine de leurs émissions lumineuses UV.

L'étude des propriétés optiques des matériaux semiconducteurs et, notamment, des composés émettant dans l'ultraviolet (UV) constitue depuis quelques années une thématique de recherche de plus en plus importante du fait des applications potentielles de ces matériaux en optoélectronique. Dans cette perspective, étudier les propriétés optiques du nitrure de bore hexagonal (hBN) et des nanotubes de nitrure de bore (BN) est particulièrement intéressant, étant donné leur caractère semiconducteur à grand gap (autour de 6 eV). L'objectif de cette étude est d'analyser les propriétés optiques de ces matériaux et, plus particulièrement, leurs effets excitoniques, en développant des méthodes de caractérisation optique adaptées pour observer des émissions UV. Les techniques expérimentales de photoluminescence et de cathodoluminescence développées au cours de cette thèse ont tout d'abord permis de comprendre les propriétés de luminescence du hBN. Ainsi, nous avons pu confirmer la présence d'excitons libres émettant à 5. 77 eV. Ensuite, en corrélant ces mesures optiques avec des analyses structurales en microscopie électronique en transmission de cristaux individuels, nous avons mis en évidence l'existence d'excitons liés à des défauts structuraux bien déterminés et émettant autour de 5. 5 eV. Une fois les propriétés de luminescence du matériau massif connues, nous avons analysé de la même manière différents types de nanotubes de BN multifeuillets. Ces mesures ont pour la première fois montré que ces nano objets émettent également dans l'UV. En se basant sur notre étude de la luminescence de hBN, nous proposons une interprétation pour l'origine de leurs émissions lumineuses UV
Since several years, optical properties of semiconductors, and especially of UV emitting materials, have been extensively studied because of their potential use in optoelectronics. In that purpose, studying optical properties of hexagonal boron nitride (hBN) and boron nitride nanotubes is of particular interest since they are both wide band gap semiconductors (~6 eV). The purpose of this work is to analyze the optical properties of these materials and, more precisely, their excitonic effects by developing optical characterization methods dedicated to observe UV emissions. The experimental techniques we have developed (photoluminescence and cathodoluminescence) have allowed us understanding luminescence properties of hBN. Thus, we have observed free excitonic emissions at 5. 77 eV. Then, a correlation of these optical measurements with structural analyses of individual hBN crystallites in transmission electron microscopy has pointed out the existence of excitons bound to well identified structural defects and emitting around 5. 5 eV. After the analysis of hBN optical properties, we have performed the same type of experiments on multiwall BN nanotubes. For the first time, such measurements have shown that these nano objects also emit in the UV range. Based on our previous study of hBN luminescence properties, we interpretate the origin of the BN nanotubes UV light emissions

Forme par l'association de deux voisins du carbone, le nitrure de bore existe principalement dans deux varietes allotropiques de structures proches de celles du diamant et du graphite. Il n'existait toutefois, jusqu'a cette etude, aucun homologue du carbone tubulaire depose par decomposition d'hydrocarbures gazeux ou d'oxyde de carbone au contact des metaux de la famille du fer; nous avons essaye de transposer ce procede catalytique gouverne par un mecanisme de dissolution-rejet au cas du nitrure de bore en faisant reagir du diborane et de l'ammoniac en presence d'un catalyseur de croissance filamentaire (par exemple: le borure de zirconium). Au fil des manipulations nous avons constate que: le bore des filaments obtenus ne provient pas de la phase gazeuse (diborane) mais du catalyseur solide lui-meme, les filaments poussent sur les grains du catalyseur, suivant la nature du gaz nitrurant (ammoniac ou azote), les filaments n'ont pas la meme morphologie. Nous avons etudie l'influence de divers parametres (nature du borure, temperature, duree de l'experience, etc. . . ) sur la formation et la croissance des filaments

La réaction de condensation en masse d'un précurseur inorganique de nitrure de bore hexagonal, la borazine, a été développée dans le but d'élaborer des dérivés polycycliques de type mésophasique nommés borazines polycondensées (BPC). Les BPC ainsisynthétisées peuvent conduire à un état cristal liquide préfigurant la structure du nitrure de bore hexagonal,état obtenu après mise en solution dans un solvant adéquat. Elles ont été employées comme précurseur d'interphase BN dans des minicomposites Hi-Nicalon/BN/SiC, après dépôt par 'dip-coating' et pyrolyse du précurseur condensé. L'élaboration de monofilaments BN de courte longueur a aussi été examinée.

Grace aux proprietes de faible mouillabilite par les metaux fondus et de resistance aux chocs thermiques du nitrure de bore, les composites alumine-nitrure de bore peuvent etre utilises dans la coulee continue horizontale d'aciers bas carbone. L'optimisation du procede d'elaboration de ces composites a ete menee a partir d'etudes sur la granulometrie du bn, la dispersion des poudres et sur les parametres de frittage sous charge. L'oxydation de ces composites qui a ete etudiee selon les deux directions privilegiees de ces materiaux, parallelement et perpendiculairement a l'axe de pression, conduit a la formation du borate d'aluminium 9 al#2o#3. 2b#2o#3 dont la cristallisation entraine l'apparition d'une porosite ouverte importante et favorise l'oxydation et la corrosion par l'acier liquide. Pour limiter la formation de ce compose, et accroitre la resistance des composites, differents ajouts ont ete testes. Y#2o#3 permet de diminuer la porosite de ces composites, et forme une couche liquide protectrice qui ameliore la resistance a l'oxydation, par reaction avec b#2o#3 forme au cours de l'oxydation du bn. Cao et sio#2 conduisent egalement a la formation d'une telle couche. Nd#2o#3 forme un verre oxyazote avec l'alumine. Ce verre, de viscosite elevee, n'est pas erode par l'acier, et peut alors proteger le composite de l'attaque de l'acier

Ce travail fait l'objet de la realisation et de la caracterisation de couches minces de nitrure de bore par depot ionique. La mise au point d'un dispositif experimental d'analyse du plasma par spectroscopie optique d'absorption permet: d'une part, de controler avec precision la vitesse de croissance des couches de bn; d'autre part, de determiner la densite atomique de bore a l'etat fondamental en phase gazeuse. Les especes excitees ont ete mises en evidence par spectroscopie optique d'emission. Les caracteristiques electriques de la decharge r. F. (temperature et densite electroniques, flux d'ions) ont ete determinees. Les depots de nitrure de bore obtenus par cette technique ne sont jamais stchiometriques. Ils presentent toujours un exces de bore. Les conditions optimales de reactivite du bore et de l'azote ne semblent pas atteintes. Il est tres difficile de synthetiser une phase unique, par exemple, la phase cubique. Les proprietes mecaniques et optiques sont etroitement liees a la stchiometrie des depots

L'évolution des performances des matériaux pour outils de coupe, et l'amélioration des machines et des systèmes de commande, ont permis de mettre en œuvre l'Usinage à Grande Vitesse (UGV). La diversité des paramètres qui déterminent le niveau de taux d'enlèvement de matière permet d'envisager plusieurs modalités de mise en œuvre de l'UGV, où les facteurs les plus contraignant sont : efforts, vibrations, rugosité, choix d'outils, puissance… C'est dans ce contexte que nous avons développé des recherches pour caractériser et fixer le comportement d'outil de coupe en Nitrure de Bore Cubique (CBN). Nous avons relevé et observé expérimentalement le profil de l'usure pour différentes vitesses de coupe. L'analyse de ces profils permet d'apporter une contribution pour une maîtrise industrielle de l'usure des outils de tournage. En résumé, notre étude, essentiellement expérimentale, montre d'abord que la géométrie de la coupe évolue fortement dans le temps de durée de vie d'un outil. Pour les plaquettes CBN, cette durée de vie augmente lorsque la section du copeau diminue, mais nos observations et nos mesures montrent une évolution de la géométrie de la coupe dans les cas. Parallèlement et en corrélation, les composantes de l'effort de coupe évoluent. Il s'agit essentiellement de la composante de répulsion, la composante de coupe quant à elle, évoluant assez peu. Ces résultats montrent que l'étude du tournage des matériaux durs avec les outils CBN donne une bonne qualité géométrique de surface avec des machines outils classiques sur des broches avec des paliers à roulements. Par contre, l'état de contrainte et l'état métallurgique de la surface usinée sont difficiles à maîtriser car ils sont liés à une géométrie de coupe qui évolue fortement au cours de la durée de vie de la plaquette. Cette étude a montré aussi que l'effort de coupe varie fortement en direction au cours du temps et en corrélation avec l'usure de l'outil
The evolution of materials performances for cutting tools and their improvements allowed the experiment to operate with High Speed Machining (HSM). The diversity of parameters which determine the level of removal rate of the chip allows the constitution of several modalities in machining with the HSM system, therefore the important factors as efforts, vibrations, roughness, choice of tools, power… become constraints. In this context we had developed some researches in order to specify the behaviour of the cutting tool in Cubic Boron Nitride (CBN). . We had observed experimentally the profile of the wear at various cutting speeds. The profiles analysis process brings a contribution for good industrial mastery on turning tools wear. As summery, our study, which is essentially experimental, shows at first, that the geometry of the cutting evolves strongly in the life time of the tool. The CBN inserts, this lifetime increases as the chip section decreases, even though observations and measures have shown for each case an evolution in the geometry of cutting. With an increasing, at the same time, of specific efforts components of the cutting. These results show that the hard steel machining with CBN tools gives a good geometrical quality on the surface of tools machines, which one conceived with classic technologies on spindles with rolling bearing. On the other hand, the stress and metallurgical state of the manufactured surface make difficult their control because they are linked to a cut geometry which evolves strongly during the lifetime of the insert. This study shows, also, that the specific effort of cut changes strongly the direction in time and correlatively with the tool wear. It is really important to considerate this evolution to conceive a new tool machine and exploitable ranges of manufacturing in an industrial environment

Les méthodes développées dans ce travail de thèse reposent sur la polycondensation de borazines, d'une part, en présence d'agents structurants, et d'autre part, dans des nanomoules de silice et de carbone. Après céramisation du précurseur en nitrure de bore (BN), les matériaux ont été étudiés par diffraction de rayons X, par mesures d'isothermes d'adsorption/désorption d'azote, et par microscopie électronique à transmission. En particulier, un nitrure de bore mésoporeux présentant une surface spécifique élevée (800 m2/g), un volume mésoporeux important (0,6 cm3/g), et une distribution étroite de taille de pores (4 nm) a été ainsi obtenu. L'organisation hexagonale ou cubique du moule de carbone a pu être conservée lorsque son élimination est réalisée au moyen d'un traitement thermique sous ammoniac. L'organisation provenant du moule de silice n'est que partiellement préservée. La mésoporosité de ce composé est préservée sous atmosphère inerte jusqu'à 1500°C

Les rôles de la taille et de la nature des charges dans les composites sont mis en évidence en comparant quatre types de charges : carbure de silicium, alumine, nitrure de bore et graphite. Leur nature chimique semble être prépondérante sur la taille car elle gouverne les interactions interfaciales charge/matrice qui se traduisent par de meilleures propriétés mécaniques.