Tesi: "Alliages de Heusler – Propriétés électroniques"

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Neggache, Amina. "Propriétés électroniques des alliages d'Heusler Co1.5Fe1.5Ge et Co2MnSi". Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0229/document.

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Abstract (sommario):

Le transfert de spin est un moyen de retourner l’aimantation d’une couche dans une jonction tunnel magnétique. Le courant nécessaire à cette tâche dépend des matériaux et dans le contexte actuel consommer moins est devenu un enjeu important. Une solution consiste à utiliser des matériaux ayant une forte polarisation en spin et un faible amortissement magnétique. Ces matériaux sont appelés demi-métaux ferromagnétiques. Du fait de l’existence d’un gap de spin chez les spins minoritaires au niveau de Fermi, ces composés possèdent une polarisation en spin de 100% et un faible amortissement magnétique. En théorie, certains Heusler, tels que Co1.5Fe1.5Ge et Co2MnSi, possèdent ces propriétés s’ils cristallisent dans la bonne phase cristallographique. En pratique, des mesures indirectes semblent confirmer ce comportement mais pourtant aucune preuve directe de cette demi-métallicité n’a été observée jusqu’à présent. C’est dans ce cadre que cette thèse s’inscrit. Après avoir déterminé les conditions de croissance de Co1.5Fe1.5Ge, à l’aide d’une série de mesure et notamment à l’aide de la diffraction anomale, nous avons déterminé l’ordre chimique complet de cet alliage qui est bien celui recherché. Les mesures des propriétés magnétiques donnent des résultats en accord avec la théorie. Mais l’utilisation de ce composé dans des jonctions tunnel magnétiques montre une faible magnétorésistance tunnel. La spectroscopie de photoémission résolue en spin nous a permis d’expliquer ces résultats. Dans le même esprit, nous nous sommes tournés vers le Co2MnSi, un composé qui semble plus prometteur où le gap de spin et de faibles valeurs d’amortissement magnétiques ont été mesurés
Spin transfer is one way of switching the magnetization of a layer in a magnetic tunnel junction. The current needed at this task depends on the materials and in the current context, consume less became an important issue. Materials with a high spin polarization and a low magnetic damping are one solution of this problem. They are called half metal ferromagnets. Because of the existence of a pseudo-gap in the minority spin channel at the Fermi energy, these compounds show a 100% spin polarization and an extremely low magnetic damping. In theory, some Heusler, such as Co1.5Fe1.5Ge and Co2MnSi, possess theses properties if they crystallize in the good crystallographic phase. In practice, there is strong indication of this behavior by mean of indirect techniques. However, no direct evidence of this pseudo-gap has been observed. It is in this context that this thesis is. After having determined growth conditions of Co1.5Fe1.5Ge, by mean of several techniques and especially by anomalous diffraction, we determined the complete chemical order which is the one we were looking for. Magnetic properties measurements show results in agreement with the theory. But the use of this compound in magnetic tunnel junctions shows low tunnel magnetoresistance. Spin resolved photoemission spectroscopy measurements explain very well these results. In the same spirit, we started to study Co2MnSi which seems more promising as this pseudo-gap and low magnetic damping have been observed

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Palin, Victor. "Heusler compounds for spin-orbitronics : exploration of topological effects and magnetic anisotropy engineering". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0031.

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Abstract (sommario):

Au cours des dernières décennies les besoins en capacité de stockage ont explosé avec l’avènement de l’ordinateur. La crise énergétique que nous traversons au 21eme siècle nécessite le développement de nouveaux matériaux pour le stockage de l’information. C’est dans ce but que les physiciens ont développé de nouvelles façons de stocker l’information de façon à réduire la taille, la consommation énergétique et le coût de fabrication des mémoires tout en augmentant leurs capacités et la vitesse de traitement de l’information. Les recherches réalisées au cours de cette thèse visent à améliorer le stockage de l’information à l'aide des deux champs de recherches suivants :- Le premier se base sur l’utilisation de matériaux émergents dans le domaine de la recherche scientifique : les isolants topologiques. Ces matériaux possèdent des textures de spin particulières susceptibles de générer une conversion très élevée entre courant de spin et courant de charge. Cet état de la matière (non trivial topologiquement) peut s’avérer complexe à stabiliser et à imager. C’est l’objectif de la première partie de cette thèse où des isolants topologiques provenant de la famille des demi-Heusler sont fabriqués par épitaxie par jets moléculaires. La caractérisation structurale par diffraction des rayons X et électronique ainsi que par microscopie à effet tunnel et microscopie électronique à transmission confirme la croissance épitaxiale dans la structure désirée prédite comme ayant une topologie non triviale. La spectroscopie photoélectrique résolue en angle révèle la présence d'états linéaires autour du point Γ de la zone de Brillouin. Néanmoins, les surfaces de Fermi obtenues sont complexes et ne permettent pas de tirer des conclusions claires sur la nature non triviale des composés. Des mesures de transport ont été effectuées pour tester l'efficacité potentielle d'interconversion de nos composés et les expériences de spin Seebeck révèlent une conversion spin/charge deux à trois fois plus élevée dans nos isolants toplogiques comparés à un échantillon témoin de Pt.- La seconde étude réalisée afin d'améliorer les mémoires magnétiques conventionnelles porte sur l’anisotropie magnétique. Ici encore les alliages d’Heusler offrent une grande variété de composés permettant de répondre à ce but. La famille de composés Mn3Z (Z = Ge, Ga) a beaucoup attiré l’attention du fait de sa maille élémentaire tetragonalisée permettant de stabiliser une aimantation perpendiculaire et cela même dans une géométrie de film mince. Dans cette thèse, nous étudions les alliages Mn(100-x)Ga(x) et Mn(100-x)Ge(x) et parvenons à les stabiliser dans leur structure D0(22) offrant une aimantation perpendiculaire. Un zoom est ensuite porté sur des empilements (bicouches et super-réseaux) à base de Mn3Ge et composés d'un second alliage d'Heusler aux propriétés remarquables, la famille Co2MnZ' (Z' = Si, Ge). Les composés Co2MnZ' ont un comportement semi-métallique leur conférant un faible amortissement magnétique et une polarisation en spin de 100% au niveau de Fermi, deux propriétés très souhaitées pour des applications basées sur le couple transfert de spin. Nous développons donc ici des hétérostructures Mn3Ge/Co2MnZ' (bicouches et super-réseaux) et parvenons à faire croître les deux composés dans les structures souhaitées. Le système global possède une aimantation perpendiculaire (amenée par Mn3Ge), la dernière couche de l'empilement est un demi-métal magnétique (amené par Co2MnZ') et les épaisseurs utilisées pour les deux couches permet d'accorder les propriétés magnétiques et d'obtenir 100% de rémanence
Over the last decades, the needs in storage capacity as shot up with computing development. The energy crisis that we are going through in the 21th century requires to develop new fundamental materials for data storage. It was with this purpose that physicist develop new ways to store information in order to reduce device’s scale, energy consumption and manufacturing cost while memories’ size and information’s speed has shot up. The research conducted in this thesis make use of two different ways to improve data storage:- The first one is by using emerging materials in science, called topological insulator, that host peculiar spin texture predicted to generate very high spin-to-charge interconversion. This non-trivial state of matter can be complex to stabilize and image. This is the goal of the first part of this thesis where topological insulators coming from the half-Heusler family are engineered by molecular beam epitaxy. Structural characterization are carried out by X-ray and electronic diffraction along with scanning tunneling microscopy and transmission electron microscopy that confirm an epitaxial growth in the desired structure predicted to host a non-trivial topology. Angle resolved photoemission spectroscopy is performed and reveals the presence of linear states around the Γ point of the Brillouin zone. Nonetheless, the complex Fermi surfaces imaged do not allow to draw clear conclusions on the non-trivial nature of both alloys. Transport measurements were performed to test the potential interconversion efficiency of our compounds and spin Seebeck experiments revealed a spin-to-charge conversion two to three times higher in our TIs compared to a Pt control sample.- The second way chosen to improve conventional magnetic memories is by playing with magnetic anisotropy. Here again, Heusler family offers a vast variety of compounds allowing to fulfill this goal. The Mn3Z family compounds has attracted a lot of attention owing to their tetragonalized unit cell that allows to stabilize perpendicular magnetic anisotropy (PMA) even in a thin film geometry. In this thesis, we investigate Mn(100-x)Ga(x) and Mn(100-x)Ge(x) alloys and manage to stabilize them in their D0(22) structure that offers PMA. A peculiar zoom is then done on Mn3Ge-based stacks composed of a second Heusler alloy with remarkable properties, the Co2MnZ’ family (Z' = Si, Ge). Co2MnZ’ compounds have a half-metallic behavior making them very suitable for spin transfer torque related applications due to their low magnetic damping and full spin polarization at the Fermi level. Here we develop Mn3Ge/Co2MnZ' heterostructures (bilayers and superlattices) and manage to grow both compounds in the desired structures. The overall system is perpendicularly magnetized (thanks to Mn3Ge), terminated with a half-metal magnet (thanks to Co2MnZ') and the thicknesses used for both layers allow to tune the magnetic properties and obtained 100% of remanence

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Pradines, Barthélémy. "Structure électronique et propriétés magnétiques statiques et dynamiques d'alliages d'Heusler partiellement désordonnés et d'hétérostructures tout-Heusler". Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30171/document.

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Abstract (sommario):

La famille des alliages d'Heusler regroupe plusieurs composés considérés comme étant des candidats de choix pour être intégrés en tant qu'électrode magnétique dans des dispositifs d'électronique de spin performants. Les plus intéressants de ces alliages présentent en effet des températures de Curie élevées, une demi-métallicité théorique ainsi qu'un faible coefficient d'amortissement de Gilbert. Expérimentalement, les résultats obtenus sont cependant généralement moins probants que ceux annoncés numériquement. La première partie de cette thèse est donc consacrée à l'étude ab initio d'hypothèses usuellement utilisées pour expliquer les différences entre mesures expérimentales et résultats théoriques. Des calculs basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité ont été effectués pour comprendre l'impact de défauts structuraux (désordres chimiques partiels, déformations tétragonales, lacunes) sur les propriétés électroniques et magnétiques statiques et dynamiques d'alliages full-Heusler massifs à base de Co (Co2MnSi, Co2MnSn, Co2MnAl et Co2FeAl). Dans la seconde partie de cette thèse nous proposons d'étudier, avec les mêmes outils numériques, les caractéristiques physiques d'hétérostructures "tout-Heusler" prometteuses pour l'électronique de spin et rares dans la littérature. Nous nous sommes concentrés sur les variations des propriétés électroniques aux voisinages des interfaces demi- métal/isolant (Fe2TiSi/Co2MnSi, CoTiAs/Co2MnSi) ou demi-métal/métal (Fe2VAl/Co2MnSi, RhNiSi/Co2MnSi) composant les multicouches étudiées. Les résultats obtenus démontrent l'intérêt certain de ces structures pour des applications en électronique de spin, telles que les vannes de spin ou les jonctions tunnel magnétiques
The Heusler alloy family contains several compounds considered to be prime candidates to be integrated as magnetic electrode into high-?performance spintronic devices. Some of these alloys indeed exhibit high Curie temperatures, have been predicted theoretically to be half-?metallic, and display a low Gilbert damping parameter. Nevertheless, the experimental results are generally less convincing than those reported numerically. The first part of this thesis is devoted to the ab initio study of hypotheses that are usually used to explain the differences between experimental and theoretical results. Calculations, based on the density functional theory, are then used to understand the impact of structural defects (partial chemical disorders, tetragonal deformation, vacancies) on the static and dynamic electronic and magnetic properties of Co-?based bulk full-Heusler alloys (Co2MnSi, Co2MnSn, Co2MnAl et Co2FeAl). In the second part of this thesis we propose to study, with the same numerical tools, the physical characteristics of "all-Heusler" heterostructures promising for spintronics and rare in the literature. We have focused on the variations of electronic properties in the vicinity of the "half-metal/insulator" (Fe2TiSi/Co2MnSi, CoTiAs/Co2MnSi) or "half-metal/non-magnetic metal" (Fe2VAl/Co2MnSi, RhNiSi/Co2MnSi) interfaces composing the studied multilayers. The obtained results highlight the interest of these structures for spintronic devices such as spin valves or magnetic tunnel junctions

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Abdallah, Iman. "Spin dynamics and structural modifications of Co2MnSi Heusler alloys by helium ions irradiation". Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30079/document.

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Abstract (sommario):

L'électronique de spins est basée sur le principe que l'électron possède une charge mais aussi un spin. Cette nouvelle électronique est née de de la découverte de la magnétorésistance géante (GMR) par A. Fert et P. Grunberg en 1988 qui furent récompensés par le prix Nobel de physique en 2007. Ceci a révolutionné le domaine des capteurs de champ magnétiques ainsi que le stockage at le traitement de données. Les mécanismes de base de la GMR et la Magnéto Résistance Tunnel (TMR) repose sur la polarisation de spin, qui correspond à l'orientation préférentielle dans une direction du spin des électrons de conduction. Par conséquent, l'obtention de matériaux présentant à la fois une forte polarisation en spins et un faible coefficient d'amortissement dynamique fait aujourd'hui l'objet d'une recherche très importante. Dans ce domaine, l'alliage d'Heusler Co2MnSi est très prometteur car il est prévu qu'il soit demi-métallique (polarisation en spins de 100%), avec un coefficient d'amortissement en-dessous de 10-3, soit environ un ordre de grandeur plus faible que les matériaux ferromagnétiques habituellement utilisés en microélectronique. De plus sa température de Curie autour de 800 K lui assure une bonne stabilité thermique pour les applications à température ambiante. Dans ce travail, nous avons étudié les corrélations entre les propriétés structurales et magnétiques de cet alliage Pour atteindre notre objectif, nous avons mesuré l'évolution des paramètres magnétiques statiques et dynamiques du Co2MnSi en fonction du désordre atomique induit par irradiation aux ions He+ at 150 KeV. Pour cela, nous avons combiné plusieurs techniques expérimentales. Les échantillons sont d'abord fabriqués par pulvérisation cathodique sur des substrats MgO. Ils sont ensuite irradiés avec des ions He+ à 150 KeV Les propriétés structurales des échantillons ont été étudiées par diffraction de rayons X en conditions normales et résonante, par microscopie électronique à transmission (TEM), notamment en mode d'imagerie HAADF-STEM. Cette partie de notre étude a été réalisée en collaboration avec les laboratoires LAAS-CNRS à Toulouse et INA-ARAID à l'Université de Saragosse (Espagne). Les propriétés magnétiques statiques ont été mesurées par Effet Kerr Magneto optique (MOKE), et magnétométrie (PPMS) au laboratoire de LPCNO à Toulouse. Les propriétés dynamiques quant à elles ont été mesurées à l'aide d'un banc de mesure de résonance ferromagnétique large bande développé au CEMES pendant cette thèse. Les résultats obtenus ont montré le lien entre la déformation tétragonal de la cellule élémentaire et l'apparition d'un axe d'anisotropie uni axial dans le matériau. De plus, nous avons montré que les propriétés magnétiques et dynamiques étaient peu affectées dans la phase cristalline B2. En revanche, l'effet de l'irradiation ionique sur la phase cristalline L21 est d'augmenter le désordre de type Co/Mn qui s'accompagne d'une forte diminution de l'aimantation de de la constante d'échange ainsi que d'une augmentation de l'anisotropie cubique et du coefficient de relaxation dynamique
Spintronic, which involve electron's in addition to its charge, has emerged from the discovery of Giant Magnetoresistance (GMR) by A. Fert and P. Grunberg in 1988, rewarded by a Nobel Prize in 2007. It has revolutionized the field of sensor devices. The basic mechanism of GMR and also of the Tunneling Magneto Resistance (TMR) relies on the spin polarization. Therefore there is today an intense research to find materials with both high spin polarization and low damping coefficient for the development of new generation of spintronic devices. In this field, one promising route concerns the Co2MnSi (CMS) Heusler alloy which is predicted to be half metals (i.e.100% spin polarization), with a weak Gilbert damping coefficient below 10-3, about one order of magnitude below the usual ferromagnetic material used in microelectronics. Its high Curie temperature up to 800° K also provides stability for devices working at room temperature. In this work, we study the correlations between the structural and magnetic properties of the Co2MnSi. To achieve our goal, we measure the evolution of the static and dynamic magnetic parameters of the Co2MnSi alloy in which atomic disorder is induced by He+ ion irradiation at 150 KeV. The samples are grown by magnetron sputtering on MgO substrates and then irradiated with light He+ ions. In order to correlate the structural and magnetic modifications of the alloy we combined several experimental techniques. CMS structure was investigated by X-ray diffraction and Transmission Electron Microscopy (TEM), in particular HAADF-STEM imaging mode. The evolution of the static and dynamic magnetic properties of the samples has been measured by means of Magneto Optic Kerr Effect (MOKE), Physical Properties Measurements System (PPMS) at the LPCNO laboratory in Toulouse and Ferromagnetic Resonance (FMR). The FMR set-up has been developed at the CEMES during this PhD. The main results of this work consists of correlation between the tetragonal deformations of the crystalline structure followed by the appearance of uniaxial anisotropy in the material upon irradiation. Furthermore, we demonstrate that the magnetic parameters of the B2 order are slightly affected by irradiation. But for the L21 phase, static and dynamic magnetic properties are drastically affected by irradiation, by the decrease in magnetization saturation, and exchange constant due to the Mn/Co disorder type and an increase of the cubic anisotropy and dynamic relaxation

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Berger, Claire. "Propriétés électroniques des alliages quasicristallins AlMn". Grenoble 1, 1987. http://www.theses.fr/1987GRE10067.

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Tuzcuoglu, Hanife. "Corrélation entre les propriétés structurales et magnétiques des couches minces et nanostructures de Co₂FeAl". Thesis, Paris 13, 2014. http://www.theses.fr/2014PA132035/document.

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Abstract (sommario):

Corrélation entre les propriétés structurales et magnétiques des couches minces et nanostructures de Co₂FeAl Co₂FeAl (CFA) est un alliage Heusler très attractif pour les applications en spintronique. Ses propriétés magnétiques et structurales dépendent fortement des orientations cristallines et de la qualité des interfaces. Ce travail de thèse a porté sur les effets de l'épaisseur (dCFA), du type de substrat (MgO, Si et SrTiO₃ (STO)) ainsi que de la température de recuit (Ta) sur ces propriétés. Les analyses structurales ont montré que les couches déposées sur les substrats MgO et STO croissent avec épitaxie contrairement au cas de Si. Lorsque dCFA et Ta diminuent, l’ordre chimique évolue de la phase moyennement ordonnée B2 vers la phase plus désordonnée A2, quel que soit le substrat. Les mesures de résonance ferromagnétique (FMR) révèlent que les couches sur MgO et STO présentent une superposition d'anisotropies planaires uniaxiale et d’ordre 4, alors que seule une faible anisotropie uniaxiale est présente pour les couches CFA déposées sur Si. Cette anisotropie d’ordre 4 a été directement reliée à la structure cristalline de ces couches. Les mesures FMR et de diffusion Brillouin de la lumière ont mis en évidence la présence d’une grande anisotropie uniaxiale perpendiculaire négative, liée à l’interface CFA/MgO, qui augmente avec 1/dCFA et avec Ta. Les mécanismes de relaxation de l’aimantation ont été soigneusement étudiés et des coefficients d'amortissement de Gilbert de 0.0011 ont été mesurés, validant ainsi l’intérêt porté à ces alliages pour les applications dans les dispositifs à base de transfert de spin. Enfin, l’étude de réseaux de lignes submicroniques à base des couches minces de CFA a révélé une quantification des ondes de spin liée à la largeur finie des lignes
ACorrelation between structural and magnetic properties of Co₂FeAl thin films and nanostructures Co₂FeAl (CFA) is a very attractive Heusler alloy for spintronic applications. Their structural and magnetic properties depend strongly on the crystalline orientations and the interfaces quality. Therefore, the aim of this thesis is the study effects of the film thickness (dCFA), the substrate (MgO, Si and SrTiO₃(STO)) as well as the annealing temperature (Ta) on these properties. The structural analysis revealed a good epitaxial growth for films deposited on MgO and STO, in contrast to the Si substrate. The chemical order varies from the partially ordered B2 phase to the disordered A2 phase as dCFA or Ta decreases, regardless of the substrate. The ferromagnetic resonance (FMR) measurements show the superposition of a uniaxial and fourfold anisotropies for films grown on MgO and STO and only a weak uniaxial anisotropy for the samples grown on Si. The fourfold anisotropy is directly correlated to the crystal structure of the samples. The FMR and Brillouin light scattering measurements reveal the presence of a large negative perpendicular uniaxial anisotropy induced by CFA/MgO interface, which increases with 1/dCFA and with Ta. The relaxation mechanisms have carefully been studied and Gilbert damping coefficients of 0.0011 have been measured making CFA as a potential candidate for spin transfer torque-based devices. Finally, the study of submicron arrays of stripe obtained by patterning of the continuous CFA films reveals a spin waves quantization due to the finite stripes width

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Mezhoudi, Amina. "Etude des propriétés électroniques et optiques d'alliages amorphes silicium azote préparés par pulvérisation réactive". Lyon 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LYO19045.

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Abstract (sommario):

Mesures de la photoconductivite, de la conductivite electrique et de l'absorption ir influence de la teneur en azote sur la largeur de la bande interdite; mise en evidence d'une augmentation de la densite d'etats proches du niveau de fermis et d'un elargissement de la queue des etats localises dans la bande interdite. Effets d'un dopage au bore. Mise en evidence d'une distribition de niveaux profonds sur lesquels se produit la recombinaison des porteurs majoritaires. Relations entre les proprietes des couches minces et les conditions de preparation

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Chaïb, Cheikh. "Contribution à l'étude des propriétés électroniques d'alliages métalliques liquides, métal noble-polyvalent, métal de transition-polyvalent". Metz, 1987. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1987/Chaib.Cheikh.SMZ8708.pdf.

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Abstract (sommario):

Le travail présenté consiste en la détermination expérimentale et en l’interprétation théorique des propriétés électroniques (résistivité et pouvoir thermoélectrique absolu : PTA) des alliage métalliques liquides cuivre-plomb et manganèse étain en fonction de la température et de la composition. Une nouvelle cellule de mesure simultanée de résistivité et de PTA a été mise au point. Elle utilise le fait que depuis les travaux de Roberts (1985), le tungstène peut être pris comme électrode de référence de PTA. Notre attention s’est plus particulièrement portée sur le système Cu=Pb qui présente un seuil de démixtion. Notre but était de déterminer si la présence d’un tel seuil a une influence sur les propriétés électroniques au –dessus de la courbe de démixtion. Nous avons étudié l’influence des fonctions d’interférence partielles de Bhatia-Thornton Snn et Snc qui ont par ailleurs été mesurées par diffraction de neutrons par la méthode de substitution isotopique. L’interprétation théorique du PTA des alliages métalliques peut être effectuée dans le cadre de la théorie de Ziman étendue. Le PTA est exprimé en fonction des facteurs de forme et des facteurs de structure. Les propriétés électroniques ont été calculées dans le cadre de la formule de Ziman étendue exprimée en fonction des déphasages en tenant compte de la dépendance en énergie du facteur de forme, (ca qui n’a pas été réalisé jusqu’ici, à notre connaissance, pour des alliages). Une « prémonition » de la zone de démixtion a été décelée au moyen du coefficient de température de la résistivité et du PTA. La prise en compte des fonctions d’interférence expérimentales améliore considérablement le calcul de la résistivité. Enfin, la contribution de la dépendance en énergie des déphasages rapproche beaucoup le pouvoir thermoélectrique calculé de la valeur expérimentale
In the present work we determine experimentally the electronic properties (resistivity and absolute thermoelectric power of metallic liquid alloys Cu-Pb and Mn-Sn. The theorical interpretation is in the frame work of Faber-Ziman theory. A new resistivity and TEP simultaneous measure cell has been elaborated. It is based on the fact that since the works of Roberts (1985), the tungsten can be taken as reference electrode for the TEP. Our attention has been fixed on the Cu-Pb system which presents a miscibility gap. Our aim was to determine if the presence of gap has an influence on electronic properties above the miscibility curve. We have studied the influence Bhatia-Thornton partials interference functions SNN and Snc which has been measured by neutron diffraction with the isotonic substitution method. The theoretical interpretation of the TEP of metallic ally can be realized according to the Faber-Ziman theory. The TEP is expressed as a function of energy dependent phase shifts. Anormal concentration dependence of the temperature coefficient of the resistivity and of the thermopower indicate some premonition of the phase separation. If we take into account the Bhatia-Thornton experimental interference functions, we improve considerably by resistivity calculation. Computation of TEP by using the energy dependence contribution the calculated TEP very new to the experimental one

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Zaoui, Ali. "Etude des propriétés structurales, électroniques et optiques des semi-conducteurs de type AN B8-N et de leurs alliages". Metz, 1999. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1999/Zaoui.Ali.SMZ9943.pdf.

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Abstract (sommario):

Cette thèse a été conçue dans le but de déterminer les propriétés structurales, électroniques et optiques d'une grande variété de semi-conducteurs à liaisons tétraédriques, allant des plus covalents aux plus ioniques, des semi-conducteurs de type IV-IV aux semi-conducteurs de type I-VII. Pour cela nous avons utilisé un large éventail de méthodes de calcul, allant de l'empirique au premier principe en passant par le semi-empirique. Cette diversité de méthode nous a permis d'optimiser des résultats relatifs à chaque propriété étudiée. La notion d'ionicité a été définit et utilisée pour prédire la transition de phase structurale sous pression. Par ailleurs, l'effet d'alliage a été modifié en utilisant l'approximation du cristal virtuel (VCA). L'ensemble des résultats a été confronté à ceux de l'expérimental

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Ortiz, Hernandez Guillermo. "Élaboration et étude des propriétés physiques de couches minces monocristallines d'alliage de Heusler à faible amortissement magnétique pour composants hyperfréquences". Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2045/.

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Abstract (sommario):

Cette thèse s'inscrit dans le domaine des matériaux magnétiques pour les hyperfréquences. Les matériaux magnétiques les plus utilisés dans des dispositifs hyperfréquences sont des ferrites, en particulier les grenats qui ont un très faible amortissement magnétique (de l'ordre de 0,0001). La course à la miniaturisation dans les technologies actuelles, pose certains problèmes liés à l'intégration de ferrites dans les composants hyperfréquences. Ces matériaux, à base d'oxyde de fer, nécessitent généralement des températures de dépôt très élevées qui risquent d'endommager d'autres parties au sein d'un même circuit. Une solution réside dans l'utilisation de matériaux ferromagnétiques qui peuvent être déposés à des températures modérées. Cependant, ce type de matériaux présente habituellement des facteurs d'amortissement élevés les rendant ainsi peu compatibles avec les caractéristiques recherchés pour des composants hyperfréquences. Dans ce contexte, les alliages Heusler apparaissent particulièrement attrayants. En effet, ces derniers présentent une aimantation et une température de Curie élevées, et des calculs ab initio prédisent des facteurs d'amortissement extrêmement faibles. La première étape de ce travail a consisté à mettre au point un banc de résonance ferromagnétique capable d'étudier des matériaux dans le domaine hyperfréquence. Cette étape s'est suivie de l'élaboration de couches minces épitaxiales de Co2MnSi par pulvérisation cathodique sur substrat MgO (001) et MgO/Cr (001). Une étude structurale poussée (RHEED, diffraction X, microscopie électronique en transmission) a permis de vérifier la bonne qualité cristalline des couches. Leurs propriétés magnétiques ont été étudiées par des techniques statiques et dynamiques afin d'obtenir une caractérisation complète de leurs paramètres magnétiques en fonction de l'épaisseur du matériau : aimantation à saturation, constante d'échange, amortissement, facteur gyromagnétique, constantes d'anisotropie. L'obtention de ces paramètres a été assistée par une modélisation reposant sur des outils numériques développés pendant la thèse. Les échantillons étudiés présentent des faibles amortissements magnétiques compris entre 0,002 et 0,007. Les paramètres magnétiques (anisotropie magnétocristalline, facteur gyromagnétique) sont fortement modifiés avec l'implémentation d'une couche tampon de Cr. Cela suggère que les propriétés magnétiques dans les alliages Heusler, sous forme de couches minces, sont étroitement liées aux contraintes dans les interfaces. Ce travail de thèse est une première étape qui a montré que le Co2MnSi pourrait constituer une brique élémentaire pour la réalisation de composants hyperfréquences. L'ingénierie de la couche tampon s'annonce comme une clé pour rendre ces alliages compatibles avec les besoins des technologies actuelles. Cette thèse permettra, par la suite, d'étudier des systèmes plus complexes tels les cristaux magnoniques à base d'alliages Heusler
This thesis fits in the framework of magnetic materials for microwave applications. The magnetic materials most commonly used in microwave devices are ferrites, especially garnets, which have a very low magnetic damping (about 0. 0001). The needs of miniaturization in current technologies bring some problems related to the integration of ferrites in microwave components. Theses materials, containing iron oxides, generally require very high deposition temperatures that may damage other parts within a same circuit. One solution lies in the use of ferromagnetic materials, which can be deposited at moderate temperatures. However, this type of material usually has high damping factors making them incompatible with the characteristics desired in microwave components. In this context, the Heusler alloys are particularly attractive. Indeed, the latter have high magnetizations and Curie temperatures, and ab initio calculations predict extremely low damping factors. The first step of this work was to develop a Ferromagnetic Resonance setup capable of studying materials in the microwave domain. This step was followed by the preparation of epitaxial thin film of Co2MnSi, by sputtering deposition, on MgO (001) and MgO/Cr (001) substrates. A thorough structural study (RHEED, X-ray diffraction, transmission electron microscopy) allowed verifying the high crystalline quality of samples. Their magnetic properties were studied by static and dynamic techniques in order to provide a complete characterization of their magnetic parameters as a function of thickness: saturation magnetization, exchange constant, damping factor, gyromagnetic ratio, anisotropy constants. The samples studied show low magnetic damping factors ranging between 0. 002 and 0. 007. The magnetic parameters (magnetocrystalline anisotropy, gyromagnetic factor) are strongly modified with the implementation of a Cr buffer layer. This suggests that the magnetic properties of Heusler alloys thin films are closely related to strains at interfaces. This work shows that Co2MnSi could constitute a building bloc for the realization of microwave components. The buffer layer engineering is set to be a key to making these alloys compatible with the needs of current technologies. This work should make possible the study of more complex systems such as magnonic crystals based on Heusler alloys

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Beaulieu, Nathan. "Propriétés électroniques et magnétiques sous excitation laser femtoseconde, du Gd monocristallin aux alliages ferrimagnétiques". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00953656.

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Abstract (sommario):

Ces travaux de thèse rentrent dans le cadre de l'étude de la dynamique ultra rapide de l'aimantation. Tout d'abord sont présentés des aspects théoriques, puis les aspects expérimentaux de ces expériences. Pour ce faire, nous avons étudié la réponse d'alliages ferrimagnétiques à composition variables à l'aide d'un dispositif de mesure d'effet Kerr résolu en temps, puis dans une seconde partie, la dynamique de l'aimantation et de la bande de valence du gadolinium épitaxié sur tungstène. Dans ce cadre rentre une étude de l'oxydation de ce matériau, limitant dans le temps les études approfondies. Pour finir, il est mis l'accent sur un phénomène contraignant lors des études de dynamique électronique en photoémission, l'effet de charge-espace. Ceci a pour effet de générer des photoélectrons à partir de métaux, à l'aide d'un processus multiphotonique. Nous proposons dans cette partie un modèle théorique expliquant ce phénomène.Ces travaux sont inscrits dans le cadre du développement du synchrotron SOLEIL, pour permettre le développement du FEMTOSLICING, qui permettra prochainement de mesurer des dynamiques rapides résolues en éléments, à une résolution de l'ordre de la centaine de femtosecondes.

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Chetouane, Abdelkrim. "Contribution à l'étude des spectres optiques des semi-conducteurs en présence d'une impureté substitutionnelle isoélectronique". Metz, 1987. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1987/Chetouane.Abdelkrim.SMZ8715.pdf.

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Abstract (sommario):

Dans ce mémoire nous avons étudié les modifications du spectre optique dues au désordre créé dan s le corps pur par l'introduction d'une impureté subtitutionnelle isoéléctronique de faible concentration. L'intérêt de ce travail est d'avoir accès, d'une part, à des points de symétrie de la zone de Brillouin et d'autre part de donner une interprétation simple et complète des spectres optiques des alliages dilués. En effet, la présence d'impureté induit de nouvelles structures dans le spectre optique par suite de la rupture de la périodicité du réseau. Au départ nous disposons du formalisme de la constante diélectrique de Parlebas et Mills valable dans le cas des métaux et des isolants. Nous avons étendu ce modèle à une étude d'un semi-conducteur binaire à bandes multiples. Cette étude à tout d'abord été testée dans le cas d'une chaine linéaire diatomique. Dans le cas tridimensionnel, nous avons considéré un semi-conducteur de type Nacl à deux bandes indépendantes. L'étude des spectres différentiels a permis de montrer que l'impureté crée des structures supplémentaires et manquantes dues soit à des transitions directes ou des transitions indirectes. Nous avons montré que l'activation de ces transitions trouve son origine dans la structure électronique de l'alliage. De plus, nous avons appliqué le calcul de la constante diélectrique au système "4f" (en prenant une des deux bandes non dispersive) de Terre-rare. Cette étude permet une interprétation qualitative des spectres d'absorption dans des systèmes de Terre-rare, commeSMS, lors de la transition semi-conducteur métallique
In this research paper, we have studied the modification of optical absorption spectrum due to the disorder created in the pure systeme by the introduction of the isoelectronic substitutionnal impurity of weak concentration. The interest of this is to have access on the one hand, to symetry points of the Brillouin zone and on the other hand to give a simple and complete interpretation of spectrum optical of diluted alloys. In fact the presence of impurity introduces new structures into the spectrum optical after the break of the lattice periodicity. At the begining we possess the formalism of the dielectric constant of Parlebas and Mills, available in the case of metals and insulator. We have extended this model to a study of binary semiconductors with multiples bands. This study has first been testeed in the case of a binary diatomic chair. In the tridimensional case, we have considered a semi-conductor of the metal type with two independant bands. The study of the differential and spectrum has enableed to show the impurity created from supplementary and lacking structures due either to direct transitions or to indirect transitions. We have shown the activation of these transition find its origine in the electronic structure of the alloys. More over, we have applied the calculation of the dielectric constant to the "4f" (by taking one of the two non dispersive bands of Terre-rare this study enables a qualitative interprétation of absorption spectrum in the Terre-rare system such as SMS during the metallic semi-conductor transition

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Basrour, Skandar. "Contribution à l'étude des propriétés physico-chimiques et électroniques des alliages amorphes de SiGe:H déposés par PECVD". Grenoble 1, 1990. http://www.theses.fr/1990GRE10072.

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Abstract (sommario):

Nous traitons de l'etude des proprietes physicochimiques et electroniques de couches minces de a-sige: h preparees par pecvd. Des mesures nucleaires telles que l'erda (elastic recoil detection analysis) et le rbs (rutherford backscatering spectroscopy) nous ont permis de connaitre les compositions absolues des elements presents et de deduire leur profil de concentration en profondeur. Les liaisons hydrogene ont ete etudiees par spectroscopie infra-rouge et effusion thermique d'hydrogene. Nous avons constate que la temperature de substrat au cours des depots est un parametre crucial pour l'incorporation d'hydrogene. Ces materiaux ont un gap modulable (decroissance lineaire avec le taux de ge en phase solide). Les defauts profonds ont ete etudies par resonance paramagnetique electronique, deflexion photothermique et photoluminescence. L'incorporation du germanium entraine un accroissement important de ces defauts. Grace a la photoluminescence nous avons place le defaut neutre a 0,85 ev de la bande de conduction pour les echantillons jusqu'a 40% de ge. Pour cette gamme d'alliage, le defaut majoritaire demeure la liaison insatisfaite sur le silicium

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Adouby, Kopoin. "Influence de l'élément chalcogène sur la formation de composés définis dans les systèmes SnX-Bi2X3 (X = Te, Se, S). Conséquences sur les propriétés électroniques". Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20056.

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Abstract (sommario):

Ce travail concerne la recherche de nouveaux materiaux a proprietes thermoelectriques. La determination des domaines monophases et biphases des sections quasi-binaires snxbi#2x#3 et sntebi(x = te, se, s) et le trace des diagrammes d'equilibres entre phases ont ete effectues a partir des analyses radiocristallographique (drx), thermiques (atd, dsc) et spectroscopique (mossbauer de #1#1#9sn et de #1#2#5te). L'influence de l'element chalcogene est structuralement importante et conditionne la nature des domaines monophases des systemes snx-bi#2x#3 : solutions solides primaires ou phases intermediaires. C'est ainsi que l'element tellure favorise la formation de larges domaines de solutions solides, de substitution pour le compose de base tridimensionnel snte, et d'intercalation pour le domaine du compose lamellaire bi#2te#3. L'element selenium ne permet pas l'existence de tels domaines et conduit a la formation de nombreuses phases : sn#4bi#2se#7, sn#2bi#2se#5 et snbi#4se#7. L'element soufre adopte un comportement intermediaire entre ceux du tellure et du selenium. Ceci se traduit par la formation d'une phase non stoechiometrique dans un domaine de composition mal defini. Les parametres structuraux ont ete determines par la methode rietveld (drx) associee a l'analyse par spectrometrie mossbauer. L'evolution des proprietes thermique et electrique (coefficient seebeck, conductivite electrique) met en evidence des comportements differents selon la structure et la composition du domaine etudie.

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Plenet, Jean-Claude. "Formation de phases amorphes ou quasicristallines dans les systèmes AlMn et AlFe par mixage ionique : étude de leurs propriétés de transport". Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10189.

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Abstract (sommario):

On etudie les possibilites de production de phases metastables dans des systemes binaires al-mn et al-fe, par irradiation d'empilements de couches alternees des deux metaux par des ions lourds (xe#+ a 800 kev) pour des concentrations de mt allant de 12 a 20% atomique. On a choisi deux temperatures pour le mixage: 77 k ou le melange est essentiellement d'origine balistique et 450 k ou la diffusion thermique joue un role important. L'efficacite du mixage et la nature des phases produites dependent de la dose d'ions xe#+ utilisee a la temperature consideree. L'homogeneisation des echantillons est suivie par m. E. T. Et par r. B. S. , ainsi que par spectroscopie mossbauer en electrons de conversion pour le systeme al-fe. Des doses de l'ordre de 3. 10#1#6 ions/cm#2 sont necessaires pour obtenir des echantillons amorphes monophases a 77 k. La phase icosaedrique apparait par mixage ionique a 450 k a des doses de l'ordre de 8. 10#1#5 ions/cm#2. Des phases cristallines metastables apparaissent pour des doses intermediaires. Les proprietes electroniques des phases amorphes et icosaedriques ont ete etudiees en detail. Les mesures optiques dans le visible et le proche infra-rouge montrent que l'absorption optique est dominee par les etats d du metal de transition; on note toutefois une difference de structure electronique entre les deux phases dans al-fe. L'ensemble des mesures de transport: resistivite, magnetoresistance, effet hall, montrent des comportements magnetiques differents dans al-mn (comportement type verre de spins) et alfe (localisation faible)

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Rhazi, Assia. "Contribution à l'étude des propriétés de transport électronique d'alliages liquides à base d'indium et de métaux de transition". Metz, 1997. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1997/Rhazi.Assia.SMZ9733.pdf.

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Abstract (sommario):

L'objectif de ce travail est d'étudier les propriétés de transport électronique des alliages binaires in-ni et in-y et des alliages ternaires in-ni-mn. A notre connaissance aucune autre mesure de la résistivité et du pouvoir thermoélectrique absolu (pta) de ces alliages n'est disponible dans la littérature, ce qui constitue un premier aspect original de ce travail. L'analyse des systèmes in-ni et in-y a montré l'influence de la résonance lié aux états d dans les corps ou la couche d est presque remplie comme le nickel et dans la couche d ne contient qu'un seul électron tel que l'yttrium. On a pu montrer que le déphasage n 2 du nickel présentait une résonance qui n'apparait pas dans le cas de l'yttrium. Au niveau du système in-ni-mn, nous avons observé une courbe concave jamais observe expérimentalement auparavant à notre connaissance, et du pouvoir thermoélectrique absolu variant de valeurs négative pour un alliage riche en manganèse. Nous avons réussi à expliquer qualitativement ces phénomènes de manière satisfaisante dans le cadre de la théorie utilisée tout au long de ce travail
The purpose of this thesis was to study the electronic transport properties of In-Ni and In-Y binary alloys and In-Ni-Mn ternary alloys. From our knowledge, no resistivity and absolute thermoelectric power of these alloys are available in the literature. In-Ni and In-Y system analyses show the dependance of the resonance connected to the d states in the materials where the d orbitals are nearly full as for nickel and where the d orbitals contain only one electron as yttrium. We have been able to show that the phase shift n2 of nickel has a resonance which is not detected for yttrium. In the In-Ni-Mn system, a concave resistivity curve has been observed for the first time experimentally. Only negative value for the absolute thermoelectric power were found when analysing alloy containing a high concentration of manganese. We were able to qualitatively explain such phenomena with a good correlation by using theory presented for our work

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Souifi, Abdelkader. "Etude par spectroscopies de photoluminescence et d'admittance des propriétés électroniques d'hétérostructures Si1-xGex : Si pour composants avances de la microélectronique silicium". Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0093.

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Abstract (sommario):

Ce travail porte sur la caractérisation d'hétérostructures Sit-xGex/Si épitaxiées sur Si par dépôt en phase vapeur assisté par chauffage rapide (RTCVD). . Le but de cette étude était de contribuer à la connaissance des propriétés électroniques du système contraint, et d'analyser la qualité de ce matériau en vue de son application aux transistors bipolaires à hétérojonctions (TBH). Une étude détaillée des processus de photoluminescence (PL) des couches contraintes Si1-xGex nous a permis, pour la première fois, de mesurer la variation de l'énergie de bande interdite à basse température, en fonction de la composition en germanium, ainsi que les effets de rétrécissement de bande interdite (BGN) dûs aux forts dopages. Le processus de relaxation des couches a également été suivi, au moyen de la spectroscopie de PL, et de caractérisations électriques diverses (I(V), C(V), spectroscopie transitoire de défauts profonds (DLTS)) afin de connaître avec précision les limites de stabilité de ces alliages. Des centres profonds liés aux défauts de relaxation ont pu être détectés par DLTS, et corrélés aux dislocations de désaccord de maille aux hétéro-interfaces, et aux dislocations présentes dans l'alliage Si1-xGex. L'ensemble des résultats obtenus permet de conclure sur l'excellente qualité des hétéro-structures obtenues par RTCVD, et de ce fait, sur la possibilité d'utiliser ces dernières pour l'élaboration de dispositifs innovants compatibles avec les technologies silicium les plus avancées
This work reports on the characterization of Si1-xGex/Si heterostructures grown on Si by rapid thermal chemical vapour deposition (RT-CVD). The goal of this study, was to contribute to a better understanding of the electronical properties of this strained system, and to analyse the quality of this material for its application to heterojunction bi polar transistors (HBTs). A detailed study, of the photoluminescence (PL) properties of Sit-xGex strained layers is presented. The excitonic transitions, observed for the first time in thick Si Ge strained layers, have been used to give the band gap variations as a function of germanium content, at low temperatures. The effects of band gap narrowing (BGN) du to heavy boron doping have been also studied by PL rneasurements on Sio,s2Geo,18 strained films. The relaxation process bas been studied by rneans of PL rneasurements, and electrical characterizations (I(V), C(V), deep level transient spectroscopy (DLTS)), in order to know accurately the limits of stability of the strained layers. Deep levels correlated to the relaxation defects have been detected by spacialy resolved DLTS measurements. This procedure allows us to observe separately, the levels associated to the interfacial misfit dislocations, and the dislocations within the SiGe layers. Finally, this study leads us to conclude on the excellent quality of the RT-CVD heteroepitaxial Iayers, and hence, on the ability to use this strained system for the realisation of advanced Si-based devices

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Vergnat, Michel. "Hydrogénation d'alliages semi-conducteurs amorphes : Structure et propriétés électroniques des alliages amorphes hydrogènes SI::(1-X)SN::(X):H". Nancy 1, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10322.

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Abstract (sommario):

Les atomes d'hydrogène sont introduits dans les couches durant leur élaboration par évaporation. L'influence des paramètres de préparation est mise en évidence sur les propriétés physiques de couches de SI pur. Les alliages SI::(1-X)SN::(X) et SI::(1-X)SN::(X) : H peuvent être préparés à l'état amorphe dans une large gamme de compositions. Des études de diffraction électronique, de spectrométrie moessbauer et des mesures de densité massique montrent que ces alliages possèdent une structure tétraédrique. Cette méthode a également permis d'élaborer des multicouches SI/SI : H, de l'étain semiconducteur et de l'hydrure de titane

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Gargouri, Koubaa Nabila. "Pseudopotentiel de Bachelet, Hamann et Schlüter : calcul du facteur de forme et des propriétés de métaux et alliages liquides". Metz, 1990. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1990/Gargouri_koubaa.Nabila.SMZ906Pri.pdf.

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Abstract (sommario):

A partir de la théorie de Ziman pour le calcucl des propriétés de transport électronique, nous avons déterminé la résistivité électrique de 22 métaux purs à l'état liquide. La résistivité et le pouvoir thermoélectrique absolu du système gallium-germanium ont été également calculés grâce à la théorie de Faber-Ziman, relative aux alliages. Les résultats déduits du modèle de (B. H. S. ) ont été comparés à ceux qu'on a obtenus à partir du modèle de (H-A) et à l'expérience. Dans ce travail, nous nous sommes aussi intéressés au calcul du potentiel effectif (interaction interatomique) dans les corps purs et dans les alliages à l'état liquide, à partir des pseudopotentiels. Dans la théorie de l'état liquide, le potentiel effectif a un intérêt considérable vu qu'il permet de déterminer la structure ionique ainsi que les propriétés de transport atomique. Cependant, le modèle de (B. H. S. ) nous a permis de mettre en évidence la singularité de la structure du germanium liquide. Nous avons pu montrer que la transférabilité et l'indépendance en énergie du pseudopotentiel conduisent à des résultats sensiblement différents pour les alliages

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Lecouturier, Florence. "Contribution au développement des champs magnétiques pulsés très intenses : R & D des conducteurs renforcés". Toulouse, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAT0027.

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Abstract (sommario):

Ce memoire concerne le developpement de fils conducteurs renforces pour les bobines de champs magnetiques pulses (cmp) intenses de longue duree, refroidies dans l'azote liquide. Les bobines conventionnelles, celles a distribution de densite de courant optimisee et celles a distribution de renforcement interne optimisee sont les trois types de bobinage qui permettent d'obtenir les cmp. Elles sont decrites rapidement et justifient la r&d des fils renforces. Deux familles de conducteurs ont ete developpees et etudiees: * les conducteurs macrocomposites a base de cuivre et d'acier inoxydable dont les proprietes dependent lineairement des caracteristiques intrinseques des materiaux et de leur fraction volumique. Ils permettraient d'atteindre 60 et 70 teslas dans une bobine conventionnelle. * les conducteurs nanocomposites, ou des filaments continus de niobium sont inseres dans une matrice de cuivre, dont les proprietes dependent fortement de la dimension des brins de niobium. Au cours de l'elaboration par etirage a froid, le niobium massif s'est transforme en whiskers. Les interfaces fibre/matrice sont coherentes et relaxees. Leurs proprietes sont modelisees en fonction de la taille des constituants. L'extrapolation de ces modeles montre qu'il sera possible d'obtenir les fils renforces necessaires a la construction d'une bobine conventionnelle 100 t

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Carrère, Hélène. "Conception, élaboration et caractérisation de structures à puits quantiques GaInAsN/GaAs pour composants optoélectroniques émettant à 1,3 [micromètre]". Toulouse, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAT0030.

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Abstract (sommario):

Les travaux reportés dans ce mémoire concernent la croissance par épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma et la caractérisation électronique et structurale de couches massives et à puits quantiques à base de (Ga,In)(As,N) en vue d'applications laser pour les télécommunications optiques. Dans un premier chapitre, nous présentons le contexte de ce travail de thèse ainsi que l'histoire récente du matériau (Ga,In)(As,N) et ses potentialités pour l'émission à 1,3 micromètre. Le deuxième chapitre est consacré à l'étude de la cellule plasma radio fréquence utilisée comme source d'azote. Nous nous intéressons à l'influence des conditions d'utilisation de la cellule sur l'incorporation d'azote dans le matériau et à la nature des espèces (atomiques ou moléculaires) qui participent à l'incorporation. Nous y présentons également les conditions expérimentales d'analyse SIMS qui nous ont permis de déterminer de manière quantitative les concentrations d'azote dans le matériau. Le troisième chapitre traite de l'optimisation de la croissance de (Ga,In)(As,N). Nous y étudions l'influence de la température, de la vitesse et du rapport de flux atomique V/III durant la croissance sur l'incorporation d'azote d'une part, et sur la qualité optique des puits quantiques GaInAsN/GaAs d'autre part. Nous traitons également de l'incorporation d'impuretés induite par l'utilisation du plasma d'azote, ainsi que de l'influence négative des espèces ionisées. Enfin, le quatrième chapitre est consacré à la modélisation et la caractérisation des propriétés physiques du matériau. Nous présentons tout d'abord un modèle, développé dans l'approximation de l'anticroisement de bandes, permettant de modéliser les spectres de gain des lasers à puits quantiques GaInAsN/GaAs. Nous développons ensuite les résultats de caractérisations de structures à puits quantiques GaInAsN et de couches épaisses GaAsN obtenues par spectroscopie de photoluminescence et spectroscopie Raman résonnante
This work deals with the plasma assisted molecular beam epitaxy growth and optical and structural characterisation of (Ga,In)(As,N) bulk and quantum well structures in the view to realise lasers for optical telecommunications. The first section of this report relates the very recent history of (Ga,In)(As,N) and its potentiality for fabricating laser devices. The second chapter is focused on the study or the RF plasma cell used as the nitrogen source. We investigate the influence of the RF cell utilisation parameters on the nitrogen incorporation in the material and on the nature of species (atomic or molecular) which incorporate. We also present the experimental conditions we used for determining quantitatively the nitrogen contents by SIMS. The third chapter deals with the (Ga,In)(As,N) growth optimisation. We study the influence of growth temperature, growth rate and V/III atom flux ratio on the incorporation of nitrogen and on the optical quality of GaInAsN/GaAs quantum wells. We also investigate the influence of the RF plasma cell parameters on the incorporation of impurities and the ion-induced damage of the samples. Finally, the fourth chapter is dedicated to the physical properties of the material. Firstly, we present the modelling of quantum well laser structures based on the band anticrossing model. Secondly, we present the results obtained from photoluminescence and resonant Raman spectroscopy measurements performed on GaInAsN quantum wells and bulk GaAsN

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Tomic, Sylvia. "Propriétés électroniques des composés (TMTSF)₂X et de leurs alliages : rôle des anions sur l'état fondamental et le comportement de basse température". Paris 11, 1986. http://www.theses.fr/1986PA112017.

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Abstract (sommario):

Nous avons étudiés les modifications du gaz électronique à basse température et de l'état fondamental dans les conducteurs quasi-1d (mono-chaines) (TMTSF) 2 X induites par la présence d’anions (X) non-centrosymétriques. Les états fondamentaux peuvent être soit isolant (dûs à la formation d'une phase Onde de Densité de Spin ou à une mise en ordre des anions), soit supraconducteur ou même métallique. Notre étude a confirmé le rôle important de la pression dans l’établissement de l’état SC et a mis en évidence l’effet dominant des défauts du réseau non-magnétique sur la stabilité des phases SC et AF. La pression appliquée fournit les ingrédients nécessaires pour le couplage attractif et transforme l'ordre alterné des anions en un ordre uniforme compatible avec le comportement métallique et l'Etat SC. Néanmoins, dans les composés où un moment dipolaire est lié l'anion tétraédrique ou dans les alliages, un fort potentiel aléatoire le long des chaînes conductrices détruit rapidement l'état SC. De plus, l'ordre sur les chaînes des anions joue un rôle d terminant dans la compétition entre la phase AF et la phase SC: le désordre favorise la première, tandis que l'ordre uniforme est compatible avec la seconde. Nous discutons l'extrême sensibilité de la SC aux défauts non-magnétiques dans le cadre de deux modèles théoriques selon la nature de l'état SC: singulet ou triplet. Toutefois, la proximité des états AF et SC dans le diagramme de phase et une susceptibilité qui varie peu en température sont des effets plutôt compatibles avec un état SC de type triplet. Néanmoins, indépendamment de la nature de l'état SC, nous amenés à conclure qu'une approche à une particule est très restrictive et qu'une analyse tenant compte des effets coopératifs précurseurs est nécessaire pour comprendre les propriétés inhabituelles de l'état SC dans les composés (TMTSF)2 x et leurs alliages
We have studied the modifications in the behaviour of the electron gas at low temperatures and the ground state of single-chain quasi-1d conductors (TMTSF)2X associated with the presence of non-centrosymmetric anions (X). The ground states can be either insulating (due to the formation of a spin density wave phase or ta the anion ordering), or superconducting, or even metallic. Our study confirms the important role of pressure in establishing the SC ground state and shows the dominant effect of non-magnetic impurities on the mutual stability of SC and AF phases. Applied pressure provides the conditions necessary for SC coupling and transforms staggered anion ordering into an uniform one compatible with the metallic behaviour and the SC ground state. However in those compounds with dipolar anions or in the alloys, the SC ground state is easily suppressed due to the strong random potential along the conducting chains which is created by the anions. Moreover, the degree of order on the anion chains plays a decisive role in the competition between the AF and SC phases: the disorder favours the former, while a uniform order is compatible with the latter. We discuss the extreme sensitivity of the superconductivity ta the presence of non-magnetic defects in the framework of two theoretical models depending on whether the SC ground state is singlet or triplet. However, the proximity of the AF and SC ground states in the phase diagram, as well as the fact that the magnetic susceptibility is almost temperature independent are somewhat more compatible with triplet pairing. Nevertheless, independently of the nature of the SC ground state we conclude that a one-particle approach is too restrictive and that an analysis taking into account cooperative precursor effects is necessary to understand the unusual properties of the SC ground state in the (TMTSF)2X compounds and their alloys

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Siari, Ahmed. "Propriétés magnétiques et électroniques d'alliages amorphes à base de terres rares ou d'uranium". Nancy 1, 1987. http://www.theses.fr/1987NAN10055.

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Abstract (sommario):

Étude par des mesures magnétiques moyennes (aimantation, susceptibilité) des alliages amorphes à base de terre rare anormale (cérium, europium et ytterbium) ou d'uranium. Étude systématique de la configuration des terres rares à valence instable dans les alliages amorphes dont les homologues cristallins présentent un comportement ou bien du type réseau de Kondo ou bien du type mélange homogène de valence. Étude comparative de l'alliage amorphe et icosoédrique PD::(60) U::(20) SI::(20)

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Dridi, Zoulikha. "Les propriétés structurales et électroniques des alliages AlxGa1-xN, InxGa1-xN, et InxAl1-xN : étude par la méthode ab initio des ondes planes augmentées avec linéarisation et potentiel total". Caen, 2003. http://www.theses.fr/2003CAEN2076.

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Abstract (sommario):

En utilisant la méthode des ondes planes augmentées avec linéarisation (FP-LAPW), nous avons étudié les propriétés structurales et électroniques des alliages ternaires AlxGa1-xN, InxGa1-xN et InxAl1-xN cubiques et wurtzites. Nous avons utilisé les structures de Landau-Lifshitz, la chalcopyrite et la luzonite, pour modéliser les alliages cubiques, et une super-cellule de 32 atomes pour les alliages wurtzites. L'analyse de nos résultats en comparaison avec d'autres calculs montre une forte dépendance du facteur de courbure avec le paramètre du réseau. On remarque aussi que les résultats sont influencés par le model structural utilisé pour les alliages ternaires. Finalement, nous avons étudié le comportement de l'énergie du gap des binaires et des ternaires dans la structure wurtzite sous l'effet de la pression. Nous en avons déduit le comportement des coefficients de pression avec la concentration, et la variation du facteur de courbure du gap avec la pression.

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Baghdadli, Tewfik. "Etude des propriétés structurales et électroniques de nouveaux matériaux à base d'alliages III-N pour l'optoélectronique". Thesis, Metz, 2009. http://www.theses.fr/2009METZ019S/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse portait sur la caractérisation électrique et optique de nouveaux matériaux à base d'alliages III-N pour l’optoélectronique et la mise en œuvre de procédés de réalisation des contacts ohmiques et Schottky sur ces alliages. Le premier volet de cette thèse de concernait la maîtrise des contacts métalliques, particulièrement délicate dans le cas de ces matériaux à large bande interdite où il faut optimiser les prétraitements de surface, la métallisation multicouches et les procédés de recuit. Nous avons développé des procédés à relativement basse température (entre 200°C et 500°C) et étudié l'influence du prétraitement chimique et des paramètres du recuit et on a pu trouver des conditions permettant d'obtenir des contacts Ti/Al avec une excellente ohmicité et des contacts Schottky Au et Pt avec des paramètres de conduction permettant de réaliser des dispositifs fonctionnels. Le second volet de cette thèse concernait l'étude des propriétés électroniques et structurales de l'alliage BGaN, nouveau matériau élaboré au laboratoire par MOVPE. La caractérisation électrique a montré pour la première fois une augmentation drastique de la résistivité associée à une diminution de la concentration des porteurs libres lorsqu'on augmente la composition de bore dans BGaN. Grâce à des mesures de la résistivité du BGaN en fonction de la température et en utilisant un modèle qui prend en compte l'ensemble des interactions, cette augmentation de la résistivité a été discutée et interprétée en terme de compensation des dopants résiduels. En outre une très intéressante corrélation a pu être effectuée avec les résultats de la spectroscopie Raman via le couplage phonon-plasmon
This thesis work concerns the electrical and optical characterization of new III-N nitride alloys for optoelectronics and the optimization of ohmic and Schottky contacts on these materials. The first part of this thesis was related to the realization of metallic contacts, particularly difficult for these high bandgap materials, by the optimization of the surface treatment, multi-layer metallization and thermal annealing. We developed annealing processes at relatively low temperature (between 200°C and 500°C) and studied the effect of the chemical treatment and annealing in order to find the optimal conditions for ohmic contacts. We obtained for instance Ti/Al contacts with an excellent ohmicity and used Pt to process Schottky functional diodes. The second part of this thesis was related to the study of the electronic and structural properties of the new BGaN alloy grown by MOVPE in our laboratory. The electric characterization showed for the first time a dramatic increase in the resistivity associated to the decrease of the free carriers’ concentration when the composition of boron in BGaN increases. The variation of the resistivity in BGaN with respect to the temperature was analyzed by using a theoretical model which takes into account the free carriers’ interaction with impurities and phonons and the variation of resistivity with boron in BGaN was discussed in this framework and linked to a compensation phenomenon of the residual dopants. On the other hand a very interesting correlation was carried out between Raman and electrical results through the phonon-plasmon coupling

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Masquelier, Nicolas. "Caractérisation et modélisation de transformations microstructurales pour la mise au point d'une nouvelle génération d'alliages d'aluminium pour conducteurs électriques". Rouen, 2012. http://www.theses.fr/2012ROUES011.

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Abstract (sommario):

Un nouvel alliage d’aluminium à haute tenue en température et bonnes propriétés électriques a été mis au point. Sa microstructure a été caractérisée à très fines échelles afin de parvernir à corréller celle-ci à ses propriétés physiques (mécaniques et électriques) et ainsi obtenir des propriétés phyisiques optimales en modifiant la microstructure de l’alliage. La microstructure de cet alliage a également été modélisée afin de prévoir son évolution et donc l’évolution de ses propriétés physiques en fonction du temps. Enfin, en reliant les caractérisations et la modélisation, il a été possible de calculer des données thermodynamiques encore inconnues pour cet alliage
New aluminium alloy had been developed for electrical cable application. This alloy has good mechanical properties at high temperature, and also good electrical properties. Its microstructure had been characterized at atomic scale with the goal to link microstructure and physical properties. Thanks to this correlation, microstructure was adjusted to optimize the physical properties of this alloy. Microstructure of the alloy was also modelized to predict the evolution of physical properties with time. Finally, linking characterization and modelling, thermodynamical datas had been determined. These datas was unknown for this particular alloy and could be useful for the future

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Jouiad, Mustapha. "Caractéristiques mécaniques et état d'ordre de la phase gamma de superalliages base nickel". Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30193.

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Abstract (sommario):

L'objectif general de cette etude est d'identifier, par deformation in situ dans un microscope electronique a transmission, les mecanismes microscopiques responsables de la deformation de la phase de superalliages base nickel afin de comprendre comment ils interferent dans la deformation du materiau biphase. Cette etude a ete soutenue par la dret (en collaboration avec l'onera et turbomeca) puis a fait partie du dernier groupement scientifique c. P. R. Stabilite structurale des superalliages monocristallins. Il n'y avait eu jusqu'a present, que peu de recherches sur les proprietes intrinseques de cette phase qui constitue les couloirs etroits du materiau biphase. Nous travaillons ici sur des monocristaux de phases #a#m#3, #m#c#2 ainsi que sur un alliage modele prive des trois elements d'addition al, ti, ta connus pour favoriser la precipitation de la phase '. Ces monocristaux ont ete specialement elabores a l'onera, sur la base des analyses a la sonde atomique de d. Blavette. Quatre sortes d'experiences ont ete realisees: - des essais de traction sur eprouvettes macroscopiques, - des observations mesoscopiques au microscope electronique a balayage et au microscope a force atomique, - des observations microscopiques post-mortem au microscope electronique a transmission, - des essais de deformation in situ dans un microscope electronique a transmission. Les resultats obtenus montrent que la contribution de la phase a la resistance du biphase est plus importante qu'on ne le considere habituellement et qu'elle varie suivant l'alliage considere:. Les essais de traction font apparaitre qu'a basses et moyennes temperatures (*96c < t < 500c), les resistances de la phase #m#c#2 et de son alliage modele sont superieures de 15% a celle de la phase #a#m#3. Cette difference est attribuee au degre important d'ordre a courte distance, type do#2#2, favorise par le pourcentage eleve en w qui existe dans la phase #m#c#2. Il est mis en evidence par des experiences de diffusion diffuse aux neutrons. . Les observations mesoscopiques montrent pour des temperatures inferieures a 760c, une heterogeneite de la deformation qui se manifeste par des bandes de glissement contenant une centaine de dislocations. Au-dessus de cette temperature, la deformation semble etre homogene. . A l'echelle microscopique cette heterogeneite apparait aussi. Elle est due a la propagation d'empilements planaires de plusieurs dizaines de dislocations mobiles. En tete de ces empilements les dislocations sont appariees. Nous proposons une methode qui, a partir des positions d'equilibre des dislocations dans un empilement relaxe observe post mortem, permet d'evaluer les contraintes de friction mises en jeu. Ceci nous montre que la resistance de la phase #m#c#2 est la somme de deux contributions: une contrainte de friction faible due a la solution solide mais qui agit sur toutes les dislocations de l'empilement et une autre plus importante liee a l'ordre local, a courte ou a longue distance, suivant la nuance de phase consideree, qui agit sur les dislocations de tete

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Lavielle, Denis. "Influence du dopage sur les propriétés de transport de semiconducteurs III-V (AlxGa1-xAs, InP) et de microstructures associées". Toulouse, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAT0021.

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Abstract (sommario):

L'OBJECTIF DE CETTE ETUDE ETAIT LA CARACTERISATION DU CENTRE DX, DEFAUT LIE AU DOPAGE DANS LE MATERIAU AlxGa1-xAs, ET L'ETUDE DES SYSTEMES BIDIMENSIONNELS OBTENUS PAR LA TECHNIQUE DE DOPAGE PLAN DANS AlxGa1-xAs ET INP. LES ETUDES DU MATERIAU MASSIF AlxGa1-xAs ONT PERMIS DE MONTRER QUE LE NIVEAU RESPONSABLE DE LA PHOTOCONDUCTIVITE PERSISTANTE NE POUVAIT PAS ETRE DIRECTEMENT RATTACHE A LA VALLEE L. PAR CONTRE, LA VARIATION DE LA BARRIERE A LA RECOMBINAISON SUIVAIT LA SEPARATION L-. LA PRISE EN COMPTE DES EFFETS DE COUPLAGE AU RESEAU ET DE CORRECTION DE CELLULE CENTRALE A DU ETRE SUGGEREE POUR RENDRE COMPTE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX. LES ETUDES DE GEL MAGNETIQUE ONT DE PLUS PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE LE NIVEAU HYDROGENOIDE, RELIE AU CENTRE DX, ASSOCIE A LA VALLEE : 1) LA CARACTERISATION DES ECHANTILLONS A DOPAGE PLAN A PERMIS D'ATTRIBUER LA SATURATION ELECTRONIQUE A BASSE TEMPERATURE AU CENTRE DX POUR LES PROFILS DE DOPAGE ABRUPTS; 2) L'ETUDE EN PARALLELE DU MATERIAU INP A PERMIS DE COMPLETER LA CARACTERISATION DE LA TECHNIQUE DE DOPAGE. LA TRANSITION METAL-ISOLANT A 2 DIMENSIONS INDUITE PAR CHAMP MAGNETIQUE A PU ETRE ABORDEE; 3) LES PROPRIETES DE L'HETEROSTRUCTURE ALAS/GAAS ONT PERMIS DE COMPLETER NOTRE ETUDE SOUS PRESSION DE CE SYSTEME

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Grenouilloux, Thomas. "Etude des mécanismes de diffusion dans les alliages HgCdTe pour la détection infrarouge". Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAD020.

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Abstract (sommario):

Ces travaux de thèse ont développé l’ensemble des problématiques de diffusion liées à la fabrication de la technologie HgCdTe p/n, avec pour objectif l’obtention d’un modèle numérique permettant la simulation complète de la diode. Nous avons étudié le phénomène d’interdiffusion Hg/Cd, indispensable au processus de passivation du photodétecteur. Dans un milieu monocristallin le coefficient d’interdiffusion est calculé par la loi de Darken qui fait intervenir le facteur thermodynamique, dont nous avons déterminé la variation en température. L’exodiffusion de l’indium, le dopant n, et sa diffusion dans le HgCdTe ont aussi été étudiées. L’arsenic est utilisé comme dopant p et est donc activé en conditions riche-Hg. Nous avons tout d’abord étudié sa diffusion, tout d’abord dans des conditions classiques, puis après son incorporation dans le HgCdTe en présence de défauts hors-équilibre
This thesis work focuses on the modeling of the different diffusion phenomena that occur during the processing steps of the p/n HgCdTe technology. Hg/Cd interdiffusion is essential for the passivation of the HgCdTe and so was addressed. In a monocrystalline material, the interdiffusion coefficient is calculated with the Darken law. It includes the thermodynamic factor which temperature dependence was determined. Indium exodiffusion and diffusion in HgCdTe were also studied. Arsenic is used as a p dopant and so is activated in Hg-rich conditions. Its diffusion was studied firstly in classic conditions, and then after its incorporation in HgCdTe with the influence of out of equilibrium point defects

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Libot, Jean-Baptiste. "Méthodologie d'évaluation de la durée de vie des assemblages électroniques sans plomb en environnements thermique et vibratoire". Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/18560/1/Libot_1.pdf.

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Abstract (sommario):

Depuis l’entrée en vigueur de la directive RoHS (Restriction of Hazardous Substances Directive) interdisant l’utilisation du plomb, les industriels des secteurs aéronautique et militaire se doivent de comprendre le comportement en fatigue des nouveaux alliages sans plomb afin de pouvoir estimer leur durabilité en conditions réelles d’utilisation. En se basant sur les résultats d’essais accélérés et les modélisations éléments-finis associées, les modèles de fatigue mécanique et thermomécanique correspondant aux brasures SAC305 sont développés. Le 1er chapitre traite de la caractérisation mécanique et optique de cet alliage sans plomb. Après une étude bibliographique poussée, les propriétés élastiques et viscoplastiques de l’alliage SAC305 sont établies à partir d’essais d’écrouissage, de traction et de nanoindentation. La courbe d’hystérésis contrainte - déformation en cisaillement est en outre tracée via l’utilisation de jauges de déformation. Des analyses EBSD sont finalement réalisées afin d’identifier les caractéristiques microstructurales des joints de brasure SAC305 après refusion. Le chapitre 2 a pour objectif d’évaluer la durabilité des interconnexions SAC305 soumises à des chargements en vibrations et en chocs. L’hypothèse élastique est retenue et les paramètres matériaux du modèle de Basquin sont déterminés. À partir de l’algorithme de comptage rainflow et de la loi de Miner, une méthode d’évaluation de la durabilité en vibration aléatoire est donnée. La tenue mécanique en chocs des brasures SAC305 est enfin discutée et comparée à l’alliage SnPb63Ag2. Le dernier chapitre porte sur l’étude de la fatigue thermomécanique des joints brasés SAC305. En utilisant le modèle viscoplastique unifié d’Anand, la loi de fatigue énergétique correspondant est développée. Le phénomène de recristallisation caractéristique de l’endommagement thermomécanique des brasures SAC305 est finalement investigué à partir d’analyses EBSD.

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Beyens, Christophe. "Développement et caractérisation de matériaux de surface innovants écologiques pour la sécurité et le confort automobile". Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10175.

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Abstract (sommario):

Les polyoléfines thermoplastiques (TPO) sont des matériaux issus du mélange entre le polypropylène, le polyéthylène et des élastomères éthylène-propylène. Ils sont utilisés notamment dans le domaine automobile pour la fabrication des pare-chocs et le revêtement de surface des pièces intérieures comme le tableau de bord. Pour cette dernière application, des feuilles de TPO grainées sont thermoformées afin de s’adapter aux contours des pièces. Lors de cette mise en forme, le grain de la feuille est déformé et son épaisseur réduite, diminuant la qualité perçue du revêtement. Le traitement du TPO par bombardement électronique (EB), réalisé lors de ce travail de thèse, est une technique de choix afin de modifier les propriétés physico-chimiques du polymère et de potentiellement améliorer le thermoformage des feuilles TPO. Une étude préliminaire a été effectuée en irradiant par EB une formulation TPO commerciale. Une altération des propriétés mécaniques et thermiques est causée par le traitement radiatif. Une amélioration de la thermoformabilité du TPO est également mise en évidence. L’effet de l’EB est néanmoins limité et nécessite d’adapter la formulation. Deux voies ont été envisagées dans la suite de cette étude. Pour la première, des formulations TPO contenant des copolymères triblocs ont été développées. Dans la seconde, des monomères réactifs ont été ajoutés aux TPO. L’effet du traitement radiatif par EB sur ces formulations est ensuite caractérisé par diverses méthodes (analyses enthalpiques différentielles et thermogravimétriques, traction uniaxiale) et des essais de thermoformage. Des résultats intéressants ont été obtenus en vue d'applications concrètes
Thermoplastic olefins (TPO) are polymeric materials produce by blending polypropylene, polyethylene and their copolymers. They are used especially in automotive industry to produce bumpers or as skin layer for interior parts such as dashboard. For this application, the shape of the part is given by thermoforming a grained TPO foil. During the process, the thickness of the foil decrease and the grain can be deformed. Thus the user-perceived quality of the final product doesn’t match with customer’s expectation. The treatment of TPO by electron beam (EB) was chosen in this work to modify some physic-chemical properties and potentially improve the thermoforming of TPO’s foil. A preliminary study concerns the irradiation of a commercial TPO mixture. Changes of mechanical and thermal properties are highlighted after treatment. The thermoformability of foil is improved too. However, the effect of EB on the commercial material is restricted by the degradation of polypropylene and some new formulation need to be developed. For this purpose, two different ways are investigated. In the first formulation, TPO is blended with some concentration of triblock copolymer. In the second, reactive monomers are added in the material. These formulations are irradiated by EB and the effect of the treatment is characterized by different methods (differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, tensile test…). Changes of thermoformability are also evaluated for the developed materials

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Fan, Yinan. "Rational synthesis of plasmonic/catalytic bimetallic nanocrystals for catalysis". Thesis, Sorbonne université, 2022. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2022SORUS189.pdf.

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Abstract (sommario):

Parmi les différents nanocatalyseurs, ceux constitués de nanoparticules de métaux nobles méritent une attention particulière en raison de leurs propriétés électroniques, chimiques et même optiques (dans le cas de transformations renforcées par les plasmons). Le platine ou le palladium sont bien connus pour leurs remarquables propriétés catalytiques, mais ils sont chers et leurs ressources sont limitées. En outre, les nanocatalyseurs monométallique ne peuvent conduire qu'à une gamme limitée de réactions chimiques. Ainsi, notre stratégie a été de développer des nanocatalyseurs bimétalliques composés de deux éléments métalliques qui peuvent présenter des effets synergiques entre leurs propriétés physicochimiques et une activité catalytique accrue. Nous avons ainsi conçu des nanocatalyseurs bimétalliques de type cœur-coquille composés d'un cœur en argent et d'une coquille en platine. L'intérêt est de combiner les activités catalytiques élevées et efficaces de la coquille de platine avec le cœur d'argent hautement énergétique, capable de renforcer les activités de la coquille grâce à ses propriétés plasmoniques. En outre, ces nanoparticules bimétalliques présentent souvent une activité catalytique supérieure en raison de la modification de la distance inter-atomique Pt-Pt (c'est-à-dire l'effet de contrainte). Dans ce travail de thèse, les nanoparticules Ag@Pt ont été synthétisées via un processus en deux étapes utilisant d'une part des nanoparticules d'Ag synthétisées chimiquement comme germes et d'autre part des complexes platine-oleylamine qui sont ensuite réduits à la surface des germes à une température contrôlée. Différentes tailles de germes d'Ag de 8 à 14 nm avec une très faible distribution de taille (<10%) ont été obtenues en ajustant le temps de réaction, la rampe de température, la concentration en précurseur d'Ag et la température finale pendant la synthèse. Différentes épaisseurs de coquille (de 1 à 6 couches atomiques) ont été obtenues en ajustant le rapport entre les concentrations de précurseur de platine et de germe d'argent. L'activité catalytique des nanoparticules Ag@Pt a été testée en considérant une réaction modèle de réduction du 4-nitrophénol en 4-aminophénol par NaBH4 en phase aqueuse. Nous avons observé que l'épaisseur de la coquille de Pt et la taille du noyau d'Ag influençaient les propriétés catalytiques et conduisaient à une activité catalytique accrue par rapport à l'argent ou au platine pur. Ceci a été attribué à des effets synergiques. De plus, nous avons observé une augmentation de l'activité catalytique des nanoparticules Ag et Ag@Pt sous irradiation lumineuse. Ce phénomène a été corrélé à la génération d'électrons chauds dans les noyaux d'Ag. Afin de développer une plateforme de nanocatalyse supportée, nous avons fabriqué des auto-assemblages 3D appelés aussi supercristaux composés de nanoparticules d'Ag@Pt obtenus spontanément après dépôt sur un substrat solide en raison de leur distribution de taille étroite et de leur forme homogène. L'activité catalytique de ces supercristaux pour la réaction d'évolution de l’hydrogène (HER) a été étudiée en suivant in situ par microscopie optique la production de nanobulles de gaz H2. Trois comportements distincts dans l'activité photo-catalytique (activité, activité intermittente et non-activité) ont été observés sur les supercristaux dans la même région d'intérêt. En outre, 50 % des assemblages ont été déterminés comme étant actifs pour l'HER qui a été démontrée comme étant accompagnée par une corrosion oxydative de l’argent
Among several nanocatalysts, those based on noble metal NPs deserve particular attention because of their electronic, chemical and even optical properties (in the case of plasmonic-enhanced transformations). Platinum or palladium are well known for their remarkable catalytic properties, but they are expensive and their resources are limited. In addition, single component nanocatalysts can only lead to a limited range of chemical reactions. Thus, our strategy was to develop bimetallic nanocatalysts composed of two metal elements that can exhibit synergistic effects between their physicochemical properties and enhanced catalytic activity. We have thus designed bimetallic nanocatalysts of the core-shell type composed of a silver core and a platinum shell. The interest is to combine the high and efficient catalytic activities of the platinum shell surface with the highly energetic silver core capable of enhancing the activities of the shell through its plasmonic properties. In addition, these bimetallic NPs often exhibit superior catalytic activity due to the modification of the Pt-Pt atomic bonding distance (i.e. the strain effect). In this thesis work, Ag@Pt NPs have been synthesized via a two-step process using chemically synthesized spherical Ag NPs as seeds on the one hand and platinum complexes with oleylamine on the other hand which are then reduced on the surface of the seeds at a controlled temperature. Different Ag seed sizes from 8 to 14 nm with a very low size distribution (<10%) have been obtained by adjusting the reaction time, temperature ramp, Ag precursor concentration and final temperature during the synthesis. The control of the shell thicknesses (from 1 to 6 atomic layers) has been possible by adjusting the ratio of platinum precursor to silver seed concentrations. The catalytic activity of the core-shell Ag@Pt NPs was tested by a model reaction of reduction of 4-nitrophenol to 4-aminophenol by NaBH4 in aqueous phase. We have observed that the thickness of the Pt shell and the size of the Ag core influence the catalytic properties and led increased catalytic activity compared to pure silver or platinum. This was attributed to synergistic effects. Furthermore, we have observed an enhancement of the catalytic activity of Ag and Ag@Pt NPs under light irradiation. This is correlated to the generation of hot electrons in the Ag core. Finally, in order to develop a supported nanocatalysis platform, 3D self-assemblies also called supercrystals composed of Ag@Pt nanoparticles have been spontaneously obtained after deposition on a solid substrate due to their narrow size distribution and homogeneous shape. The catalytic activity of these supercrystals for the hydrogen evolution reaction (HER) has been studied by following in situ by optical microscopy the production of H2 gas nanobubbles. Three distinct behaviors in photo-catalytic activity (activity, intermittent activity and non-activity) have been observed on the supercrystals in the same region of interest. In addition, 50% of the assemblies were determined to be active for HER which was shown to be accompanied by oxidative corrosion of silver

Tesi sul tema "Alliages de Heusler – Propriétés électroniques"

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