Academic literature on the topic 'Silicium – Propriétés mécaniques'

L'objectif de l'étude est la détermination des propriétés mécaniques des matériaux en faible épaisseur ou films minces. L'essai présenté ici est le bulbing (gonflement de plaques). Après avoir exposé les principales méthodes d'investigation des films mince, on explicite les lois de comportement d'une plaque soumise à une pression hydrostatique en envisageant diverses conditions aux limites. Une description de la machine d'essai conçue et réalisée est ensuite proposée. L'essai de bulbing permet de remonter au module biaxal Y dans le cas de matériaux isotropes. Si le matériau est anisotrope, on définit des coefficients Ex et Vx pour la direction x considérée. Le problème de l'extensométrie est abordé et on expose les deux méthodes optiques mises en oeuvre pour mesurer les déplacements : l'interférométrie holographique et la projection de franges, associées à l'interférométrie par mesure de phase, qui permet d'analyser le déplacement hors-p^lan de l'ensemble des points de la surface de l'échantillon. Ces techniques sont utllisées respectivement dans le cas des faibles flèches avec une précision de l'ordre de la longueur d'onde du laser sur 50 (Lambda/50) et dans le cas des grandes flèches avec une précision de 1,5 % environ. . .

Des couches minces de i. T. O. Ont ete obtenues par coevaporation reactive d'indiuum et d'etain en astmosphere oxydante. Les mecanismes de conduction sont relies au traitement thermique et au taux de cristallisation. Les couches de silice sont realisees par evaporation a l'aide d'un canon a electrons. Les proprietes mecaniques de ces couches sont correlees aux parametres de depot

Depuis leur fabrication jusqu'a leur utilisation dans des dispositifs électrotechniques, les tôles ferromagnétiques sont soumises a de nombreuses déformations élastiques et plastiques. Le présent travail porte sur l'étude des phénomènes magnetomecaniques des matériaux les plus utilises dans le génie électrique, les tôles fer silicium a grains non orientes. Un dispositif expérimental a été mis au point et permet la caractérisation magnétique des matériaux sous sollicitation mécanique. Ainsi, le matériau est soumis a une contrainte homogène de traction élastique, appliquée dans sa direction de laminage. Parallèlement, un dispositif d'excitation magnétique bi axial impose, dans la tôle, une induction de direction fixe par rapport a l'axe de la contrainte, mais réglable, a discrétion, par le manipulateur. Une méthode numérique de contrôle asservit l'induction a une forme d'onde sinusoidale. Un réseau de caractéristiques magnétiques a donc pu être obtenu, pour différentes directions d'induction, comprises entre 0 et 90 par rapport a l'axe de laminage, et pour plusieurs valeurs de contrainte de traction appliquée. La variété des évolutions observées, en fonction de l'angle entre l'induction dans la tôle et la contrainte, trouvera un début d'explication dans la tentative d'analyse d'un comportement microscopique très complexe. L'intégration de la contrainte au modèle de pertes magnétiques développe par g. Bertotti sera, par ailleurs, étudie.

Le coulage en barbotine permet de réaliser des formes complexes et de disperser des poudres fines conduisant à des densités élevées même après frittage sous faible pression. Les différents paramètres de cette méthode d'élaboration sont étudiés pour le nitrure de silicium. Après obtention de matériaux à haute densité l'application du coulage en barbotine est étendue aux composites whiskers de carbure de silicium - nitrure de silicium contenant jusqu'à vingt pour cent de fibres. L'analyse de l'influence du broyage des poudres, du frittage et de la taille des fibres a conduit à une optimisation du procédé de mise en œuvre et à l'obtention de matériaux composites de haute densité. Les mécanismes de renforcement sont analysés à partir de la microstructure et des propriétés mécaniques et par comparaison aux matériaux monolithiques.

L’ utilisation de composites à matrice métallique (CMM) et à renforts discontinus nécessite une bonne connaissance de leurs caractéristiques thermiques, élastoplastiques et à rupture. Certaines de ces caractéristiques ont été étudiées sur deux matériaux ayant pour matrice un alliage d'aluminium 2124 t6: renforce par 20% de trichites de carbure de silicium alignées par filage, renforce par un mélange de trichites alignées par filage et de particules de carbure de silicium (4,5% de particules). Si l'anisotropie est modérée du point de vue des caractéristiques d'élasticité, elle est plus importante pour les caractéristiques à rupture, tout particulièrement en présence de fissures. Les allongements à rupture mesurés après des essais de traction en sens long et travers sont de l'ordre de 2%. Une étude des caractéristiques en traction a 350c a permis de mettre en évidence les mauvaises caractéristiques du composite à rupture ainsi qu'une sensibilité importante aux vitesses de déformation. L’étude des micro-mécanismes de la rupture a été réalisée à l'aide d'un appareillage de traction sous microscope électronique à balayage construit au laboratoire. Nous avons utilisé des modèles micro-mécaniques afin d'interpréter l'influence de chargements thermo-mécaniques sur l'état de contrainte et de déformation à l'échelle des renforts. Puis un modèle a trois phases calculé par éléments finis a permis de construire des critères d'endommagements relies aux paramètres matériau.

Un nouvel essai mécanique a été développé pour répondre à la demande d'analyse des propriétés mécaniques des revêtements et films d'épaisseur nanométrique par essai de gonflement. La méthode utilisée est l'application d'une différence de pression sur une membrane non supportée, usinée en utilisant les techniques standards de gravure microélectronique. Le banc d'essai permettra d'effectuer des essais à haute température (au dessus de 900°C). La principale difficulté rencontrée a été la mise au point d'une méthode de mesure de la déflection de la membrane qui perturbe celle ci aussi peu que possible. Deux techniques ont été utilisées : capteur ponctuel et capteur interférométrique 2D avec référence sphérique. La première technique, plus simple, s'est révélée difficilement praticable, en particulier dans le cas de flambage de la membrane. La mise en place de la deuxième a nécessité une description fine du comportement du système optique (distorsion des images, calcul des interférogrammes) aboutissant à une méthode de mesure simple, susceptible d'être intégrée en ligne au système de contrôle de l'interféromètre, et complétée par un traitement complet des données après essai.Afin de valider l'essai, deux types de revêtements ont été caractérisés. Tout d'abord des films fragiles de nitrure de silicium et de silicium pour mettre en évidence la fiabilité et la reproductibilité des essais. Puis des films minces d'or pour observer l'influence de la microstructure sur le début de la déformation plastique
A new mechanical testing device of free standing membranes by Bulge Test has been built at Institute Jean Lamour in order to investigate the mechanical properties of thin films of nanometric thickness. The Bulge Test measures the deflection of a free standing membrane to which a differential atmospheric pressure has been applied. (The specimens are prepared from film on substrate deposits by cutting a window within the substrate by standard microelectronic techniques.) We aim of achieve tests from room temperature to ~ 900°C. The main technical difficulty met during this work was to develop a non perturbating method of measurement of the film bulge. Two different techniques were tested: point measurement and 2D interferometry using a spherical reference. The first technique, however simple, was difficult to practice, especially in the case of buckling membranes. The second method required a detailed analysis of the whole optical system (image distorsion, calculation of interferograms) leading to a simple measurement method, suitable for integration in the acquisition and command chain of the device, followed by an off line full treatment.The operating method was used on two different sets of specimens: fragile silicon nitride and silicon membranes in order to test the reproducibility of the device. Polycrystalline gold thin films were then used to study the early stage of plastic strain

Les propriétés électro-thermo-mécaniques remarquables qui peuvent apparaître dans les nanofils de silicium font l'objet d'un nombre croissant de travaux de recherche. Ces travaux de thèse de nature fortement expérimentale, visent à donner une meilleure connaissance de ces propriétés dans le cas de nanofils, en silicium monocristallin, fabriqués par approche descendante. Pour caractériser la piézorésistivité, deux méthodes de chargement mécaniques ont été développées : la flexion 4 points de puce et la traction/compression in situ avec un actionneur MEMS. La méthode 3ω a été choisie pour des mesures de conductivité thermiques. Ces propriétés ont été étudiées en fonction de la température et la contrainte dans une station sous pointes cryogénique.Les résultats montrent que les nanofils fabriqués à partir de substrats SOI amincis peuvent, de manière inattendue, être fortement contraints en compression après fabrication. Les nanofils de type p présentent, même en régime de mesure dynamique, des coefficients piézorésistifs élevés qui décroissent fortement avec la température et permettent une détection intégrée de mouvement de MEMS avec une limite de détection inférieure à l'Angström. Les mesures thermiques confirment l'effet d'échelle attendu de la conductivité thermique, la décroissance avec la température est compatible avec les résultats théoriques et expérimentaux précédemment publiés.

Des alliages d'aluminium a durcissement structural (2014 et 6061) contenant 0, 10, 15 et 20% volumiques de particules al#2o#3 ou sic ont ete amenes a l'etat t6 et a l'etat recuit. L'influence du taux de renfort sur le comportement mecanique des composites a ete etudie en traction, flexion trois points sur eprouvette entaillee, compression dynamique et traction in situ sous microscope electronique a balayage. Pour etablir une correlation entre ces differents essais, l'evaluation des contraintes internes a ete effectue par diffraction des rayons x. La methode classique des sin2 n'etant pas applicable dans ce cas, les contraintes dans les composites ont ete evaluees en termes de contrainte de flexion equivalente sur l'alliage correspondant. Les contraintes de traction ou de compression developpees lors des traitements thermiques expliquent les differences entre les energies absorbees en compression dynamique, les valeurs des resiliences et les modes de propagations des fissures

Le nitrure de silicium densifie par frittage en phase liquide contient une phase vitreuse continue distribuee aux joints de grains, dont la presence est nefaste du point de vue de la resistance au fluage a haute temperature. Afin d'eliminer cette phase, nous avons etudie ses possibilites de devitrification par l'intermediaire de traitements thermiques. Nous avons alors montre que: au maximum 98% de la phase intergranulaire cristallise, que differentes phases coexistent et qu'il existe des transformations de l'une vers l'autre, que la presence d'impuretes doit etre minimisee et que l'atmosphere environnante n'a pas d'influence sur les mecanismes internes de devitrification. Enfin, la cristallisation peut etre modelisee par une loi de type avrami. Dans un deuxieme temps, nous avons etudie l'influence d'une devitrification quasitotale sur la resistance en fluage. Une amelioration significative a ete constatee. D'une maniere generale, quelle que soit la nature de la phase aux joints, le mecanisme de deformation est le glissement aux joints accomode par la dissolution-diffusion-reprecipitation ou la cavitation, suivant la contrainte et la temperature experimentales. Dans le cas d'un materiau de type sialon, ou le peu de phase aux joints est cristalline apres frittage, aucune degradation des proprietes de fluage n'a ete detectee jusqu'a 1360c et pour une contrainte de 300 mpa.

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.