Littérature scientifique sur le sujet « Post-Recuit »

Cette thèse explore la fabrication de couches épaisses piézoélectriques sans plomb par la méthode de dépôt d’aérosol (ADM) pour des applications de récupération d’énergie vibratoire. Le travail a d'abord porté sur le dépôt de couches épaisses de BaTiO3 (BT), avec une maîtrise des paramètres de dépôt. Des films d’épaisseur supérieure à 100 µm ont été obtenus sur Kovar®, mais sans propriétés ferro/piézoélectriques en raison de l’effet de taille des grains. Des traitements thermiques au-dessus de 800°C ont permis de restaurer ces propriétés, grâce à la croissance des grains induite par le recuit. L'ajout de Li2CO3 (BT-Li) a réduit la température de recuit nécessaire à la restauration des propriétés fonctionnelles à 650°C, tout en les améliorant à 800 et 900°C. Néanmoins, les substrats de Kovar® ont montré une oxydation après recuit pour toutes les conditions de température et d’atmosphère. Ainsi, des substrats en inox (SUS) ont été utilisés avec succès pour les films de BT et BT-Li, conduisant à des améliorations après recuit. À plus de 900°C, l'insertion du lithium dans le réseau de BT a durci le comportement ferroélectrique et dégrader la réponse piézoélectrique des films BT-Li. Des films de NBT-6BT ont également été déposés sur SUS, montrant des propriétés intéressantes après recuit. Un volet novateur a été l’exploration le co-dépôt par ADM des composites céramique-polymère (CCP), permettant d’obtenir des films avec des propriétés ferro/piézoélectriques sans recuit. Ces films ont été déposés sur Kovar®, polyimide et silicium, ouvrant la voie à des applications sur tout type de substrats, y compris ceux sensibles à la température comme les polymères. Enfin, des démonstrateurs de récupération d’énergie ont été fabriqués avec des couches de BT, NBT-6BT et CCP, tous validant la récupération d’énergie, y compris les démonstrateurs CCP non recuits
This thesis explores the fabrication of lead-free piezoelectric thick films using the Aerosol Deposition Method (ADM) for energy harvesting applications. The work initially focused on the deposition of thick BaTiO3 (BT) layers, with a mastering of the deposition parameters. Films over 100 µm thick were successfully deposited onto Kovar® but lacked ferro/piezoelectric properties due to the grain size effect. Heat treatments above 800 °C restored these properties, thanks to annealing-induced grain growth. The addition of Li2CO3 (BT-Li) reduced the annealing temperature required to restore the functional properties to 650°C, while improving them at 800 and 900°C. Nevertheless, Kovar® substrates showed oxidation after annealing for all temperature and atmosphere conditions. Hence, stainless steel (SUS) substrates were used successfully for BT andBT-Li films, leading to improvements after annealing. Above 900°C, lithium insertion into the BT lattice hardened the ferroelectric behavior, and reduced the piezoelectric response. NBT-6BT films were also deposited onto SUS sheets, showing promising properties after annealing. An innovative aspect of this thesis was the exploration of the co-deposition of ceramic-polymer composites (CPC), making it possible to obtain films with ferro/piezoelectric properties without annealing. These films were deposited onto Kovar®, polyimide and silicon, paving the way for applications on all types of substrates, including temperature-sensitive ones such as polymers. Finally, energy recovery demonstrators were fabricated with BT, NBT-6BT and CPC layers, all validating energy harvesting potential, including non-annealed CPC demonstrators

Ces travaux portent sur la modélisation du plissement lors du transport de bandes métalliques à l’aide de rouleaux. Un modèle éléments finis a été mis au point afin de simuler la formation de plis. Les mécanismes à l’origine du plissement sont décrits. La traction appliquée pour guider les bandes, engendre l’apparition de contraintes compressives secondaires et localisées qui peuvent causer le flambement de la bande. Lors du mouvement de la tôle, le frottement bande-rouleau induit une accentuation importante des ondulations de flambement. Si ces ondulations deviennent suffisamment marquées, le pli s’initie et se propage par l’action d’un mécanisme cumulatif plastique. L’influence du frottement sur la formation des plis est ensuite étudiée. Il existe deux régimes de formation des plis suivant la valeur du coefficient de frottement. La définition d’un nouveau protocole expérimental a permis de valider ces résultats. Le modèle numérique est ensuite appliqué à l’étude du plissement dans les lignes de recuit continu, où les effets de la plasticité sont plus importants. Le rôle des défauts de planéité est aussi étudié. En complément de ces études numériques, un modèle analytique simplifié du flambement sous traction est proposé
In processing lines, sheets of metal are in a continuous form, called strip, and are driving by upper and lower rolls in an alternate up and down motion. This work deals with the formation of wrinkles when a strip passes over a roll. Finite element analyses are carried out to modelize wrinkling. Occurrence of wrinkles follows a buckling phenomenon induced by a tensile load, applied in order to avoid strip wandering. Indeed, when the strip is stretched, small compressive stresses appear near the roll and cause the strip buckling. Due to friction, the strip displacement increases significantly stresses induced by the buckling. So, the yield stress may be reached. In some cases, buckles evolve to create a wrinkle by a plastic cumulative mechanism. The influence of friction on the wrinkles formation is investigated. The mechanism of wrinkling is not the same for low and high values of the friction coefficient. Numerical results concerning the influence of the friction coefficient have been validated by an experimental study. Next, simulations are performed to modelize the wrinkling of steel sheets in continuous annealing furnaces. In this case, the effect of plasticity is more important. The influence of the sheet flatness is also taken into account. In addition, an analytical study of the buckling of plates under global tension is proposed

Les oxydes forment une classe de matériaux qui couvrent un vaste spectre de fonctionnalités: diélectricité, semiconductivité, métallicité, supraconductivité, optique non linéaire, acoustique, piézoélectricité, ferroélectricité, ferromagnétisme... Dans cette thèse nous avons réalisé l'intégration d'oxydes sous forme de couches minces cristallines sur silicium, en utilisant l'épitaxie par jets moléculaires (EJM). Le premier objectif de la croissance d'oxydes cristallins sur silicium est de réaliser des isolateurs de grille à forte constante diélectrique pour les technologies CMOS avancées " sub-22nm ". L'utilisation de l'oxyde de gadolinium (Gd2O3) a été explorée en détail comme un candidat très prometteur pour remplacer l'oxyde de grille traditionnelle qu'est la silice (SiO2). La croissance épitaxiale de Gd2O3 sur le substrat Si (111) a été réalisée en identifiant les conditions de croissance optimale pour obtenir de bonnes propriétés diélectriques avec notamment l'obtention d'une valeur d'EOT de 0,73nm et des courants de fuite compatibles avec les spécifications de l'ITRS pour les nœuds " sub-22nm ". En outre, les propriétés diélectriques de Gd2O3 ont pu être améliorées en effectuant des recuits post-dépôts. L'autre intérêt d'avoir un empilement d'oxydes cristallins sur silicium repose sur leurs applications potentielles dans les technologies " Plus que Moore " ainsi que pour l' " Intégrations hétérogènes". Le système SrTiO3/Si (001) a été étudié comme un système modèle de l'intégration des oxydes sur semi-conducteur. La cristallinité, la qualité de l'interface oxyde-semiconducteur, l'état de surface et le processus de relaxation de STO déposé sur silicium ont été examinés et analysés, permettant de déterminer des conditions de croissance optimales. Plusieurs processus de croissance ont été réalisés et comparées. Finalement, une couche mince de STO de même qualité qu'un substrat massif a pu être obtenue sur silicium avec une bonne cristallinité et une surface atomiquement lisse. A partir des empilements de Gd2O3/Si et SrTiO3/Si, il a été possible d'intégrer sur silicium des oxydes possédant des fonctionnalités variées comme la ferro-(piézo-)électricité (BaTiO3, PZT et PMN-PT), le ferromagnétisme (LSMO) et l'optoélectronique (Ge). Ces couches minces fonctionnelles sur Si peuvent être alors largement utilisées pour des applications de stockage mémoire, les lasers et les cellules solaires, etc.

Les nanotubes de carbone (CNT) suscitent un vif intérêt en raison de leurs propriétés intrinsèques remarquables. Cependant, les méthodes de synthèse permettant une production de CNT en grande quantité conduisent à des échantillons le plus souvent impurs, hétérogènes et enchevêtrés, ce qui limite fortement leur développement technologique à grande échelle. Ce travail de thèse se situe en amont des enjeux d'application des CNT et vise à mettre en oeuvre des traitements chimiques efficaces permettant d'améliorer la qualité des échantillons tout en préservant les propriétés des CNT. Nous nous sommes tout d'abord intéressés à l'élimination sélective des impuretés métalliques dans les échantillons par un traitement sous flux de dichore. Un procédé d'intercalation-dispersion-désassemblage a ensuite été appliqué aux échantillons purifiés. Une dernière étape de mise en forme a conduit à un matériau présentant une surface accessible augmentée. La caractérisation poussée des échantillons à l'issue de chaque traitement et à l'aide de techniques variées et complémentaires a permis leur description complète. Nous avons porté une attention particulière à l'analyse des surfaces qui a été menée par volumétrie d'adsorption. Cette technique, particulièrement sensible aux modifications de surfaces liées aux traitements chimiques sur les échantillons de CNT, a permis de caractériser l'évolution des différentes fractions de surface des échantillons en fonction des traitements mis en oeuvre. A l'aide d'une modélisation des mesures de physisorption de krypton il a été possible de quantifier macroscopiquement l'état de désassemblage des faisceaux dans le matériau mis en forme
Due to their superior chemical and physical properties, Carbon NanoTubes (CNTs) and, in particular, Single Walled Carbon Nanotubes (SWNTs) are recognized to have a huge potential in many fields of applications. Nevertheless large scale production of high quality CNT samples is still challenging. The presence of metallic particles and the gathering of CNTs into bundles in as-produced samples constitute strong obstructions for their technological development. In this work, we develop effective chemical treatments to increase the sample purity and reduce the bundle size without damaging the CNT structure. To remove metal-related impurities, we used an alternative purification process which consists in heating the as-produced CNT samples under a chlorine atmosphere. The obtained purified samples were then processed with an intercalation-dispersion-debundling procedure. The dispersed and ramified SWNTs are afterward self-assembled at an air/solvent interface. The obtained assembled SWNTs show an improved adsorption capacity and increased accessible surfaces compared to those of the as-produced SWNTs. The precise characterization of samples by means of complementary techniques after each treatment constitutes an important part of this work. In particular, surface analyses were carried out by adsorption volumetry, which is particularly sensitive to surface modifications related to chemical treatments. By means of the modeling of krypton adsorption measurements, we quantify the debundling state - at a macroscopic scale - of the processed CNT samples

Oxides form a class of material which covers almost all the spectra of functionalities : dielectricity, semiconductivity, metallicity superconductivity, non-linear optics, acoustics, piezoelectricity, ferroelectricity, ferromagnetism...In this thesis, crystalline oxides have beenintegrated on the workhorse of the semiconductor industry, the silicon, by Molecular Beam Epitaxy (MBE).The first great interest of the epitaxial growth of crystalline oxides on silicon consists in the application of "high-k" dielectric for future sub-22nm CMOS technology. Gadoliniumoxide was explored in detail as a promising candidate of the alternative of SiO2. The pseudomorphic epitaxial growth of Gd2O3 on Si (111) was realized by identifying the optimal growth conditions. The Gd2O3 films show good dielectric properties and particularly an EOTof 0.73nm with a leakage current consistent with the requirements of ITRS for the sub-22nmnodes. In addition, the dielectric behavior of Gd2O3 thin films was further improved by performing PDA treatments. The second research interest on crystalline oxide/Si platform results from its potential application for the "More than Moore" and "Heterogeneous integration" technologies. TheSrTiO3/Si (001) was intensively studied as a paradigm of the integration of oxides on semiconductors. The crystallinity, interface and surface qualities and relaxation process of the STO films on silicon grown at the optimal conditions were investigated and analyzed. Several optimized growth processes were carried out and compared. Finally a "substrate-like" STO thin film was obtained on the silicon substrate with good crystallinity and atomic flat surface. Based on the Gd2O3/Si and SrTiO3/Si templates, diverse functionalities were integrated on the silicon substrate, such as ferro-(piezo-)electricity (BaTiO3, PZT and PMN-PT),ferromagnetism (LSMO) and optoelectronics (Ge). These functional materials epitaxially grown on Si can be widely used for storage memories, lasers and solar cells, etc.