Дисертації з теми "Nitrure de bore hexagonelle"
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Susana, Laura. "Advances in Nanocharacterization Techniques : 4D-STEM and XEOL Studies on Perfect and Defective h-BN." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASP016.
Анотація:
L'étude des propriétés physiques telles que la densité de charge et la réponse optique à l'échelle nanométrique est un défi expérimental qui motive une recherche continue de techniques instrumentales et de méthodologies innovantes. Cette thèse s'inscrit dans ce contexte, en présentant des avancées dans les techniques de caractérisation utilisant la microscopie électronique à transmission et les sources synchrotron de rayons X. Les références des développements techniques et méthodologiques réalisés ont été obtenues sur le nitrure de bore hexagonal (h-BN), un matériau à large bande interdite caractérisé par un transfert de charge important, un paysage défectueux complexe et des propriétés optiques originales. La première partie de ce travail se concentre sur les améliorations apportées à la microscopie électronique à transmission à balayage quadridimensionnelle (4D-STEM), qui s'est récemment imposée comme un outil puissant permettant d'obtenir simultanément des déterminations structurelles précises et de saisir les détails des champs électriques locaux et des densités de charge. L'extraction précise de données quantitatives à l'échelle atomique pose des défis, principalement en raison de la propagation de la sonde et des effets liés à la taille qui, lorsqu'ils sont négligés, peuvent même conduire à des interprétations erronées des effets qualitatifs. Ce travail établit la précision de la technique pour la mesure des champs électriques et des densités de charge dans les matériaux minces par le biais d'une étude complète sur des plaquettes de h-BN vierges et défectueux. Grâce à une combinaison d'expériences et de simulations numériques, il est démontré que si la quantification précise des charges sur des sites atomiques individuels est limitée par les effets de sonde, la technique 4D-STEM peut mesurer directement les phénomènes de transfert de charge au bord d'une monocouche de h-BN avec une sensibilité de quelques dixièmes d'électrons et une résolution spatiale de l'ordre de quelques angströms. La deuxième partie de cette thèse traite de la mise en oeuvre d'une nouvelle installation de luminescence optique excitée par les rayons X (XEOL) à la branche de diffusion inélastique résonnante des rayons X (RIXS) de la ligne de faisceau de rayons X mous SEXTANTS du synchrotron SOLEIL. La combinaison de RIXS et de XEOL ouvre de nouvelles possibilités pour les études corrélées des phénomènes d'excitation et de recombinaison dans la gamme d'énergie du visible et de l'UV lointain. La synchronisation de la caméra d'acquisition du spectromètre XEOL avec le monochromateur de rayons X de la ligne de faisceau permet d'acquérir des spectres de luminescence complets tout en balayant l'énergie du rayonnement incident à travers le bord d'absorption du noyau d'un élément donné. À partir des cartes 2D de l'énergie d'excitation en fonction de la luminescence ainsi obtenues, il est possible d'associer des structures fines spécifiques des seuils d'absorption à des caractéristiques de luminescence bien définies. Des références ont été obtenues sur du nitrure de bore cubique et hexagonal parfait et dopé, avec des résultats acquis dans l'UV lointain comparables aux techniques optiques de pointe. L'analyse des structures fines des seuils d'absorption du h-BN a permis d'associer les émissions de faible énergie à la présence de liaisons B-O. Enfin, l'application de XEOL à l'étude de la luminescence d'une hétérostructure verticale composée de monocouches h-BN/WS₂ a permis de mieux comprendre le mécanisme de transfert de l'excitation entre les couchesProbing physical properties such as charge density and optical response, on a nanometric scale is an experimental challenge which motivates a continuous search for innovative instrumental techniques and methodologies. This thesis aligns within this context, presenting advances in characterization techniques utilizing transmission electron microscopy and X-ray synchrotron sources. Benchmarks of the technical and methodological developments performed have been obtained on hexagonal boron nitride (h-BN), a wide bandgap material characterized by a significant charge transfer, a complex defective landscape and original optical properties. The first part of this work focuses on improvements in four-dimensional scanning transmission electron microscopy (4D-STEM) which has recently emerged as a powerful tool for simultaneously obtaining precise structural determinations and capturing details of local electric fields and charge densities. Accurately extracting quantitative data at the atomic scale poses challenges, primarily due to probe propagation and size-related effects which, when neglected, may even lead to misinterpretations of qualitative effects. This work establishes the accuracy of the technique for the measurement of electric fields and charge densities in thin materials via a comprehensive study on pristine and defective h-BN flakes. Through a combination of experiments and numerical simulations, it is demonstrated that while precise charge quantification at individual atomic sites is hindered by probe effects, 4D-STEM can directly measure charge transfer phenomena at an h-BN monolayer edge with sensitivity down to a few tenths of electron and a spatial resolution on the order of a few angstroms. The second part of this thesis discusses the implementation of a novel X-Ray Optical Excited Luminescence (XEOL) setup at the Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS) branch of the soft X-Ray SEXTANTS beamline of the Synchrotron SOLEIL. The combination of RIXS and XEOL opens new possibilities for correlated studies of excitation and recombination phenomena in the visible-far UV energy range. The synchronization of the XEOL spectrometer acquisition camera with the beamline X-Ray monochromator permits to acquire full luminescent spectra while scanning the incident radiation energy across the core absorption edge of a given element. From the 2D maps of excitation energy versus luminescence thus obtained, it is possible to associate specific near edge absorption fine structures to well defined luminescence features. Benchmarks have been obtained on perfect and doped cubic and hexagonal boron nitride with results acquired in the far UV comparable with state-of-art optical techniques. The analysis of near edge fine structures of h-BN has permitted to associate low energy emissions to the presence of B-O bonds. Finally the application of XEOL to the study of an h-BN/WS₂ monolayer vertical heterostructure luminescence has provided insights on the excitation transfer mechanism between the layers
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Jaffrennou, Périne. "Etude des propriétés optiques du nitrure de bore hexagonal et des nanotubes de nitrure de bore." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00344654.
Анотація:
L'étude des propriétés optiques des matériaux semiconducteurs et, notamment, des composés émettant dans l'ultra-violet (UV) constitue depuis quelques années une thématique de recherche de plus en plus importante du fait des applications potentielles de ces matériaux en optoélectronique. Dans cette perspective, étudier les propriétés optiques du nitrure de bore hexagonal (hBN) et des nanotubes de nitrure de bore (BN) est particulièrement intéressant, étant donné leur caractère semiconducteur à grand gap (autour de 6 eV). L'objectif de cette étude est d'analyser les propriétés optiques de ces matériaux et, plus particulièrement, leurs effets excitoniques, en développant des méthodes de caractérisation optique adaptées pour observer des émissions UV.
Les techniques expérimentales de photoluminescence et de cathodoluminescence développées au cours de cette thèse ont tout d'abord permis de comprendre les propriétés de luminescence du hBN. Ainsi, nous avons pu confirmer la présence d'excitons libres émettant à 5.77 eV. Ensuite, en corrélant ces mesures optiques avec des analyses structurales en microscopie électronique en transmission de cristaux individuels, nous avons mis en évidence l'existence d'excitons liés à des défauts structuraux bien déterminés et émettant autour de 5.5 eV. Une fois les propriétés de luminescence du matériau massif connues, nous avons analysé de la même manière différents types de nanotubes de BN multifeuillets. Ces mesures ont pour la première fois montré que ces nano-objets émettent également dans l'UV. En se basant sur notre étude de la luminescence de hBN, nous proposons une interprétation pour l'origine de leurs émissions lumineuses UV.
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Jaffrennou, Périne. "Étude des propriétés optiques du nitrure de bore hexagonal et des nanotubes de nitrure de bore." Cachan, Ecole normale supérieure, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00344654/fr/.
Анотація:
L'étude des propriétés optiques des matériaux semiconducteurs et, notamment, des composés émettant dans l'ultraviolet (UV) constitue depuis quelques années une thématique de recherche de plus en plus importante du fait des applications potentielles de ces matériaux en optoélectronique. Dans cette perspective, étudier les propriétés optiques du nitrure de bore hexagonal (hBN) et des nanotubes de nitrure de bore (BN) est particulièrement intéressant, étant donné leur caractère semiconducteur à grand gap (autour de 6 eV). L'objectif de cette étude est d'analyser les propriétés optiques de ces matériaux et, plus particulièrement, leurs effets excitoniques, en développant des méthodes de caractérisation optique adaptées pour observer des émissions UV. Les techniques expérimentales de photoluminescence et de cathodoluminescence développées au cours de cette thèse ont tout d'abord permis de comprendre les propriétés de luminescence du hBN. Ainsi, nous avons pu confirmer la présence d'excitons libres émettant à 5. 77 eV. Ensuite, en corrélant ces mesures optiques avec des analyses structurales en microscopie électronique en transmission de cristaux individuels, nous avons mis en évidence l'existence d'excitons liés à des défauts structuraux bien déterminés et émettant autour de 5. 5 eV. Une fois les propriétés de luminescence du matériau massif connues, nous avons analysé de la même manière différents types de nanotubes de BN multifeuillets. Ces mesures ont pour la première fois montré que ces nano objets émettent également dans l'UV. En se basant sur notre étude de la luminescence de hBN, nous proposons une interprétation pour l'origine de leurs émissions lumineuses UVSince several years, optical properties of semiconductors, and especially of UV emitting materials, have been extensively studied because of their potential use in optoelectronics. In that purpose, studying optical properties of hexagonal boron nitride (hBN) and boron nitride nanotubes is of particular interest since they are both wide band gap semiconductors (~6 eV). The purpose of this work is to analyze the optical properties of these materials and, more precisely, their excitonic effects by developing optical characterization methods dedicated to observe UV emissions. The experimental techniques we have developed (photoluminescence and cathodoluminescence) have allowed us understanding luminescence properties of hBN. Thus, we have observed free excitonic emissions at 5. 77 eV. Then, a correlation of these optical measurements with structural analyses of individual hBN crystallites in transmission electron microscopy has pointed out the existence of excitons bound to well identified structural defects and emitting around 5. 5 eV. After the analysis of hBN optical properties, we have performed the same type of experiments on multiwall BN nanotubes. For the first time, such measurements have shown that these nano objects also emit in the UV range. Based on our previous study of hBN luminescence properties, we interpretate the origin of the BN nanotubes UV light emissions
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Gleize, Philippe. "Elaboration de nitrure de bore filamentaire." Grenoble INPG, 1991. http://www.theses.fr/1991INPG0115.
Анотація:
Forme par l'association de deux voisins du carbone, le nitrure de bore existe principalement dans deux varietes allotropiques de structures proches de celles du diamant et du graphite. Il n'existait toutefois, jusqu'a cette etude, aucun homologue du carbone tubulaire depose par decomposition d'hydrocarbures gazeux ou d'oxyde de carbone au contact des metaux de la famille du fer; nous avons essaye de transposer ce procede catalytique gouverne par un mecanisme de dissolution-rejet au cas du nitrure de bore en faisant reagir du diborane et de l'ammoniac en presence d'un catalyseur de croissance filamentaire (par exemple: le borure de zirconium). Au fil des manipulations nous avons constate que: le bore des filaments obtenus ne provient pas de la phase gazeuse (diborane) mais du catalyseur solide lui-meme, les filaments poussent sur les grains du catalyseur, suivant la nature du gaz nitrurant (ammoniac ou azote), les filaments n'ont pas la meme morphologie. Nous avons etudie l'influence de divers parametres (nature du borure, temperature, duree de l'experience, etc. . . ) sur la formation et la croissance des filaments
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Pujol, Patrick. "Mésophases massives de nitrure de bore hexagonal." Bordeaux 1, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR12222.
Анотація:
La réaction de condensation en masse d'un précurseur inorganique de nitrure de bore hexagonal, la borazine, a été développée dans le but d'élaborer des dérivés polycycliques de type mésophasique nommés borazines polycondensées (BPC). Les BPC ainsisynthétisées peuvent conduire à un état cristal liquide préfigurant la structure du nitrure de bore hexagonal,état obtenu après mise en solution dans un solvant adéquat. Elles ont été employées comme précurseur d'interphase BN dans des minicomposites Hi-Nicalon/BN/SiC, après dépôt par 'dip-coating' et pyrolyse du précurseur condensé. L'élaboration de monofilaments BN de courte longueur a aussi été examinée.
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Abreal, Alain. "Proprietes refractaires des composites ceramiques alumine-nitrure de bore." Paris, ENMP, 1994. https://hal-emse.ccsd.cnrs.fr/tel-01163637.
Анотація:
Grace aux proprietes de faible mouillabilite par les metaux fondus et de resistance aux chocs thermiques du nitrure de bore, les composites alumine-nitrure de bore peuvent etre utilises dans la coulee continue horizontale d'aciers bas carbone. L'optimisation du procede d'elaboration de ces composites a ete menee a partir d'etudes sur la granulometrie du bn, la dispersion des poudres et sur les parametres de frittage sous charge. L'oxydation de ces composites qui a ete etudiee selon les deux directions privilegiees de ces materiaux, parallelement et perpendiculairement a l'axe de pression, conduit a la formation du borate d'aluminium 9 al#2o#3. 2b#2o#3 dont la cristallisation entraine l'apparition d'une porosite ouverte importante et favorise l'oxydation et la corrosion par l'acier liquide. Pour limiter la formation de ce compose, et accroitre la resistance des composites, differents ajouts ont ete testes. Y#2o#3 permet de diminuer la porosite de ces composites, et forme une couche liquide protectrice qui ameliore la resistance a l'oxydation, par reaction avec b#2o#3 forme au cours de l'oxydation du bn. Cao et sio#2 conduisent egalement a la formation d'une telle couche. Nd#2o#3 forme un verre oxyazote avec l'alumine. Ce verre, de viscosite elevee, n'est pas erode par l'acier, et peut alors proteger le composite de l'attaque de l'acier
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Grenier, Isabelle. "Contribution à l'étude de l'application des dépôts ioniques à la réalisation de revêtements de nitrure de bore." Limoges, 1994. http://www.theses.fr/1994LIMO0003.
Анотація:
Ce travail fait l'objet de la realisation et de la caracterisation de couches minces de nitrure de bore par depot ionique. La mise au point d'un dispositif experimental d'analyse du plasma par spectroscopie optique d'absorption permet: d'une part, de controler avec precision la vitesse de croissance des couches de bn; d'autre part, de determiner la densite atomique de bore a l'etat fondamental en phase gazeuse. Les especes excitees ont ete mises en evidence par spectroscopie optique d'emission. Les caracteristiques electriques de la decharge r. F. (temperature et densite electroniques, flux d'ions) ont ete determinees. Les depots de nitrure de bore obtenus par cette technique ne sont jamais stchiometriques. Ils presentent toujours un exces de bore. Les conditions optimales de reactivite du bore et de l'azote ne semblent pas atteintes. Il est tres difficile de synthetiser une phase unique, par exemple, la phase cubique. Les proprietes mecaniques et optiques sont etroitement liees a la stchiometrie des depots
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Remadna, Mehdi. "Le Comportement du système usinant en tournage dur." Lyon, INSA, 2001. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2001ISAL0022/these.pdf.
Анотація:
L'évolution des performances des matériaux pour outils de coupe, et l'amélioration des machines et des systèmes de commande, ont permis de mettre en œuvre l'Usinage à Grande Vitesse (UGV). La diversité des paramètres qui déterminent le niveau de taux d'enlèvement de matière permet d'envisager plusieurs modalités de mise en œuvre de l'UGV, où les facteurs les plus contraignant sont : efforts, vibrations, rugosité, choix d'outils, puissance… C'est dans ce contexte que nous avons développé des recherches pour caractériser et fixer le comportement d'outil de coupe en Nitrure de Bore Cubique (CBN). Nous avons relevé et observé expérimentalement le profil de l'usure pour différentes vitesses de coupe. L'analyse de ces profils permet d'apporter une contribution pour une maîtrise industrielle de l'usure des outils de tournage. En résumé, notre étude, essentiellement expérimentale, montre d'abord que la géométrie de la coupe évolue fortement dans le temps de durée de vie d'un outil. Pour les plaquettes CBN, cette durée de vie augmente lorsque la section du copeau diminue, mais nos observations et nos mesures montrent une évolution de la géométrie de la coupe dans les cas. Parallèlement et en corrélation, les composantes de l'effort de coupe évoluent. Il s'agit essentiellement de la composante de répulsion, la composante de coupe quant à elle, évoluant assez peu. Ces résultats montrent que l'étude du tournage des matériaux durs avec les outils CBN donne une bonne qualité géométrique de surface avec des machines outils classiques sur des broches avec des paliers à roulements. Par contre, l'état de contrainte et l'état métallurgique de la surface usinée sont difficiles à maîtriser car ils sont liés à une géométrie de coupe qui évolue fortement au cours de la durée de vie de la plaquette. Cette étude a montré aussi que l'effort de coupe varie fortement en direction au cours du temps et en corrélation avec l'usure de l'outilThe evolution of materials performances for cutting tools and their improvements allowed the experiment to operate with High Speed Machining (HSM). The diversity of parameters which determine the level of removal rate of the chip allows the constitution of several modalities in machining with the HSM system, therefore the important factors as efforts, vibrations, roughness, choice of tools, power… become constraints. In this context we had developed some researches in order to specify the behaviour of the cutting tool in Cubic Boron Nitride (CBN). . We had observed experimentally the profile of the wear at various cutting speeds. The profiles analysis process brings a contribution for good industrial mastery on turning tools wear. As summery, our study, which is essentially experimental, shows at first, that the geometry of the cutting evolves strongly in the life time of the tool. The CBN inserts, this lifetime increases as the chip section decreases, even though observations and measures have shown for each case an evolution in the geometry of cutting. With an increasing, at the same time, of specific efforts components of the cutting. These results show that the hard steel machining with CBN tools gives a good geometrical quality on the surface of tools machines, which one conceived with classic technologies on spindles with rolling bearing. On the other hand, the stress and metallurgical state of the manufactured surface make difficult their control because they are linked to a cut geometry which evolves strongly during the lifetime of the insert. This study shows, also, that the specific effort of cut changes strongly the direction in time and correlatively with the tool wear. It is really important to considerate this evolution to conceive a new tool machine and exploitable ranges of manufacturing in an industrial environment
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Remadna, Mehdi Rigal Jean-François. "Le Comportement du système usinant en tournage dur application au cas d'un acier trempé usiné avec des plaquettes CBN (Nitrure de Bore Cubique) /." Villeurbanne : Doc'INSA, 2003. http://csidoc.insa-lyon.fr/these/2001/remadna/index.html.
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Dibandjo, Nounga Philippe. "Synthèse et caractérisation de Nitrure de Bore à mésoporosité organisée." Lyon 1, 2005. http://www.theses.fr/2005LYO10212.
Анотація:
Les méthodes développées dans ce travail de thèse reposent sur la polycondensation de borazines, d'une part, en présence d'agents structurants, et d'autre part, dans des nanomoules de silice et de carbone. Après céramisation du précurseur en nitrure de bore (BN), les matériaux ont été étudiés par diffraction de rayons X, par mesures d'isothermes d'adsorption/désorption d'azote, et par microscopie électronique à transmission. En particulier, un nitrure de bore mésoporeux présentant une surface spécifique élevée (800 m2/g), un volume mésoporeux important (0,6 cm3/g), et une distribution étroite de taille de pores (4 nm) a été ainsi obtenu. L'organisation hexagonale ou cubique du moule de carbone a pu être conservée lorsque son élimination est réalisée au moyen d'un traitement thermique sous ammoniac. L'organisation provenant du moule de silice n'est que partiellement préservée. La mésoporosité de ce composé est préservée sous atmosphère inerte jusqu'à 1500°C
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Le, Godec Yann. "Etude du nitrure de bore sous hautes pression et température." Paris 7, 1999. http://www.theses.fr/1999PA077138.
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Silva, Santos Silvio Domingos. "Nanotubes de carbone et de nitrure de bore sous haute pression." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1286/document.
Анотація:
Dans ce travail de thèse nous avons étudié la stabilité structurale à très haute pression de nanotubes de carbone et de nitrure de bore à la fois in situ et après cycle de pression. Nous essayons de cette manière une première approche pour déterminer le rôle de paramètres comme la composition (C or BN), nombre de parois ou diamètre dans la limite de stabilité de la structure des nanotubes.Les deux premiers chapitres de la thèse nous permettent de faire une introduction aux aspects fondamentaux relatifs aux propriétés des nanotubes de carbone, suivie d’une présentation des méthodes de synthèse ainsi que des techniques expérimentales utilisées dans cette thèse. Les trois chapitres suivants permettent de présenter l’évolution structurale des trois systèmes étudiés: a) Des nanotubes de carbone monoparois de faible diamètre enrichis en chiralité (6,5), b) nanotubes de carbone triple-parois, et c) des nanotubes de nitrure de bore à parois multiple. Les pressions maximales de ces études ont été de 80, 72 et 50 GPa respectivement. Le collapse radial de la structure et la stabilité tubulaire des nano-objets ont été au centre de nos recherches. En particulier, les nanotubes de carbone à simple parois de chiralité (6,5) peuvent être préservés jusqu’à 50 GPa, pression à la quelle a lieu une transformation irréversible. De leur côté, les nanotubes à 3 parois ont pu être détectés jusqu’à environ 60 GPa, présentant en suite une transformation irréversible à 72 GPa. Enfin, les nanotubes de nitrure de bore ont montré une plus faible stabilité mécanique face à leurs analogues carbonés. De plus ils présentent une évolution vers toute une variété de morphologies, parmi lesquelles certaines ont été observées pour la première fois dans ce travail de thèseThis thesis work focuses on the structural stability of well-characterized carbon and boron nitride nanotubes under very high pressures both including their in situ study as well as after the pressure cycle. We try to provide in this way a first approach to determine the role of parameters as composition (C or BN), number of walls or diameter on the limit stability of nanotube structures.In the two first chapters, we provide a basic description of the theoretical aspects related to carbon nanotubes, we address their main synthesis methods as well as the experimental techniques used in this thesis to study these systems. In the three following chapters, we describe the structural evolution of three systems i) low diameter (6,5) chirality enriched single wall nanotubes ii) triple-wall carbon nanotubes and iii) multiwall boron nitride nanotubes. The maximum pressure attained in these studies were of 80, 72 and 50 GPa respectively.Both the radial collapse of the structure and the mechanical stability of the tubular structure under very high pressure are addressed in the study. In particular, after their collapse, the low-diameter (6,5) single walled carbon nanotubes can be preserved up to 50 GPa and above this value the tubes undergo an irreversible structural transformation. On its side, the triple wall systems could be detected up to ~ 60 GPa but their transformed irreversibly at 72 GPa. Finally boron nitride tubes have a low mechanical stability when compared with their carbon counterparts. Under high pressures they present transformations at different pressures to a variety of structural morphologies, some of them having been detected for the first time in this work
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Guilhon, Florence. "Obtention de nitrure de bore par pyrolyse de nouveaux précurseurs moléculaires." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10255.
Анотація:
Un des moyens principaux d'elaboration du nitrure de bore, bn, ceramique technique, consiste a pyrolyser des precurseurs moleculaires liquides a base de bore et d'azote. Dans le but de trouver de nouvelles especes de ce type nous avons etudie la synthese d'un certain nombre de b-trialkyl(aryl)-borazines. Au cours de ces investigations nous avons mis au point une nouvelle methode de synthese de certains (clbnr)3 prepares a partir de bdma. Bcl3 et de rnh2. Hcl (r=ch3, c2h5). Nous avons egalement synthetise un nouvel heterocycle du type 1-3-dibora-2-4-diazaro-naphtalene, a partir de bdma. Bcl3 et de c6h5nh2. Hcl. L'etude de la nouvelle reaction mettant en jeu la cyanamide et la trichlorure de bore a ensuite ete entreprise, conduisant a deux produits majoritaires: le complexe nh2cn. Bcl3 (insoluble) et le dimere, (nh2cclnbcl2)2 (soluble). Une atg du complexe jusqu'a 1000c sous ar a conduit a la formation de bn amorphe pulverulent et noir. L'impregnation d'une pastille de graphite par le dimere en solution dans ch2cl2 suivie d'une pyrolyse sous nh3 a permis d'elaborer un depot de nitrure de bore protegeant notablement le graphite vis-a-vis de l'oxydation. Nous nous sommes ensuite interesses au b(nhch3)3, espece liquide. Par simple chauffage, il se cyclise en aminoborazine, polymerise en un polyborazine tridimensionnel, conduit a du t-bn puis du h-bn (chauffage jusqu'a 1700c en partie sous nh3). L'impregnation d'une meche de fibres de carbone par cet aminoborane suivie d'une pyrolyse sous nh3 a conduit a la formation d'un materiau composite ceramique-ceramique avec une matrice tres compacte de t-bn. Un depot adherent et uniforme de nitrure de bore a egalement ete obtenu par un traitement similaire sur une pastille de graphite
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Biardeau, Gilles. "Nouvelles voies d'élaboration et de cristallogénèse du nitrure de bore cubique." Bordeaux 1, 1987. http://www.theses.fr/1987BOR10598.
Анотація:
Bn cubique, materiau ultra-dur, est utilise dans les outils de coupe quand le diamant est inoperant (usinage de metaux ferreux, usinage a grande vitesse. . . ) son elaboration a lieu sans haute pression et haute temperature par transformation structurale de la forme graphitique de bn. On etudie le role des nitrofluorures ou de systemes nitroflures a cations mixtes en tant que flux pour la conversion de bng en bnc. De tels flux ont permis la reduction des conditions (p,t) de synthese, l'accroissement des taux de conversion (bng->bnc) et selon leur nature chimique, le controle de la cristallogenese (taille et morphologie variees des cristallites de bnc). En outre, compares aux nitrures generalement utilises comme catalyseurs, de tels flux nitrofluores sont non-hygroscopiques et donc plus faciles a mettre en oeuvre industriellement
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Biardeau, Gilles. "Nouvelles voies d'élaboration et de cristallogénèse du nitrure de bore cubique." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376029904.
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Doche, Cécile. "Elaboration et caractérisation de composites céramiques réfractaires SiAlON-nitrure de bore." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG4204.
Анотація:
Les si alon-bn sont des materiaux susceptibles de remplacer des refractaires carbones utilises en siderurgie en particulier pour l'elaboration d'acier a faible teneur en c. Deux familles de composites, obtenues par des voies d'elaboration differentes, ont ete etudiees: si#3n#4-bn par compression a chaud et si alon-bn par frittage naturel. Dans le premier cas, un precurseur organique du bn, qui semble activer le frittage, a aussi ete utilise. Pour tous ces materiaux, nous avons etudie les procedes de fabrication, les microstructures, les proprietes mecaniques, les resistances aux chocs thermiques, a l'oxydation, a la corrosion par le fer liquide. La presence de bn, si elle est nefaste aux proprietes mecaniques, est favorable dans le cas des utilisations a haute temperature. De tous les ajouts de frittage testes: y#2o#3, nd#2o#3, la#2o#3, ceo#2, les oxydes de neodyme et de lanthane semblent conduire a une resistance a hautes temperatures legerement meilleure
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Laude, Thomas. "Nanotubes de nitrure de Bore : produits par chauffage laser non-ablatif : synthèse, caractérisation et mécanismes de croissance." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2001. http://www.theses.fr/2001ECAP0708.
Анотація:
Le faisceau d'un laser CO2, continu et de basse puissance (40-80 W), focalisé sur une cible de nitrure de bore (BN) hexagonal, n'induit pas d'ablation, mais un gradient de température stable, radial le long de la surface avant. Un tel chauffage, sous basse pression d'azote, produit une croissance macroscopique de nano-tubes de BN. Les tubes croissent sur un anneau autour de l'impact, formant une couronne de tubes enchevêtrés perpendiculaire à la surface de la cible. Cette méthode est efficace pour synthétiser des nano-tubes de BN ainsi que des nano-particules sphériques de BN, souvent riches en bore. Les tubes sont extrêmement longs (mesurés jusqu'à 120 microns), fins (typiquement 2 a 4 couches) et souvent assemblés en cordes. Dans les tubes, le BN est stœchiométrique, et bien cristallisé. Les particules sphériques sont des oignons facettés de nitrure de bore, contenant souvent un nano-cristal de bore à l'intérieur de leur cavité. La méthode de synthèse est simple et peu coûteuse. La croissance se produit à température élevée, mais pas directement depuis les plaquettes de h-BN. Après dissociation puis évaporation, le bore condense dans l'atmosphère d'azote, en formant les particules sphériques riches en bore, qui se déposent autour de l'impact. Le bore se recombine ensuite avec l'azote gazeux si et seulement si le bore est liquide; d'où une croissance sur un anneau de température déterminée. En formant des coquilles de BN, certaines particules sphériques évoluent vers des extrusions tubulaires. L'évolution d'une particule sphérique vers un tube peut être entraînée par la chute de sa température. Un gradient de température se forme le long du tube, essentiellement à cause du rayonnement thermique. Le gradient décroît exponentiellement avec la longueur du tube, de l'ordre de 200 K, sur une distance de quelques dizaines de microns. La vitesse de croissance diminue aussi rapidement avec la longueur de tube. Elle est de l'ordre de 10 µm/s en début de croissanceThe beam of a CO2 laser, both continuous and low power (40-80 W), focused on a hexagonal boron nitride (h-BN) target (hot pressed powders), induces no ablation, but a stable temperature gradient, radial along target surface. Such a heating, in low nitrogen pressure, produces a macroscopic growth of BN nano-tubes. Tubes grow on a ring around impact, forming a crown of entangled tubes, perpendicular to target surface. This method is efficient to synthesise BN nano-tubes and other nano-spherical BN particles, often rich in boron. Tubes are extremely long (measured up to 120 microns), mostly thin (typically 2 to 4 layers) and self-assembled in ropes. In a tube, BN is stoichiometric and well crystallised. Spherical particles are faceted BN onions, often containing a boron nano-crystal inside their cavity. The synthesis method is simple and low cost. Quantity produced may be extended for commercial purposes, by scanning the laser beam (or the target), by using a higher laser power, or by collecting the material dropped from the target,. . . Growth occurs at bigh temperature but not directly from h-BN platelets. After dissociation and evaporation, boron condenses in nitrogen atmosphere, forming spherical particles, rich in boron, which spread around impact. Then, boron recombines with gaseous nitrogen if and only if boron is liquid, and hence, growth occurs on a ring of specific temperatures. While forming BN shells, some spherical particles evolve toward tubular extrusions. The evolution of a spherical particle toward a tube can be driven by its temperature decrease. A temperature gradient forms along the tube, essentially because of thermal radiation. The gradient is exponentially decreasing with tube length, by an order of 200 K over a few tens of microns. Growth speed also decreases quickly with tube length. It is of an order of 10 µm/s in the beginning of the growth
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Montigaud, Hervé. "Synthèses sous hautes pressions et caractérisations physicochimiques du nitrure de bore cubique et du nitrure de carbone C3N4." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00164570.
Анотація:
Les composés appartenant au système bore-carbone-azote présentent des liaisons fortement covalentes à l'origine de propriétes exceptionnelles. C'est le cas de BN-cubique pour lequel une nouvelle voie de synthèse mettant en oeuvre un fluide nitrurant a l'état supercritique a été développée. La première partie de ce travail porte sur l'étude de la nucléation et de la croissance de BN-c en présence d'hydrazine anhydre. La nature du précurseur de BN, celle de l'additif modifiant l'ionicite du milieu ainsi que la proportion de ces produits de départ ont été particulièrement étudiées. La seconde partie de ce travail est consacrée au nitrure de carbone (ou carbonitrure) C3N4 dont l'interet a été révelé par COHEN en 1989. Cet interêt fut, par la suite, confirmé par des calculs ab initio qui proposèrent cinq différentes structures. Diverses méthodes de synthèse impliquant la condensation de molécules organiques ont été mises en oeuvre. Ces travaux ont abouti a la préparation de la variété graphitique de C3N4 à l'état massique par traitement haute pression-haute température (2,5GPa, 800°C) de la mélamine en présence d'hydrazine. Des essais de synthèse d' une des variétés tridimensionnelles ont également été réalisés.
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Gonnet, Valérie. "Le nitrure de bore cubique : domaine de stabilité et nouvelles voies d'élaboration." Bordeaux 1, 1994. http://www.theses.fr/1994BOR10647.
Анотація:
Le nitrure de bore-cubique isostructural du diamant est de part ses proprietes exceptionnelles un materiau porteur d'applications variees. Son domaine de stabilite a ete etudie notamment au travers d'une caracterisation par spectroscopie de pertes d'energie des electrons (eels) ainsi que sa structure electronique par application de la methode asw. Sur la base de calculs thermodynamiques suggerant que ce materiau pouvait etre stable a pression ordinaire, une nouvelle voie de originale de synthese mettant en uvre des fluides nitrurants a l'etat supercritique a ete developpee
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Maguer, Aude. "Manipulation et fonctionnalisation de nanotube : Application aux nanotubes de nitrure de bore." Phd thesis, Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112215.
Анотація:
Cette thèse se divise en deux parties autour des nanotubes de nitrure de bore (NTBN) et de carbone. La première partie concerne la synthèse, la purification et la fonctionnalisation chimique des NTBN. Des NTBN monofeuillets sont synthétisés par vaporisation LASER d’une cible de hBN. L’amélioration des paramètres de la synthèse a d’abord permis de limiter les sous-produits (hBN, acide borique). Un procédé de purification des échantillons a ensuite été développé pour les enrichir en nanotubes. Les échantillons purifiés ont été ensuite utilisés pour développer deux nouvelles voies de fonctionnalisation chimique des NTBN impliquant des molécules possédant une affinité marquée pour le réseau de BN. L’utilisation d’une quinuclidine et d’une borazine greffées par des chaînes alkyles a ainsi permis la solubilisation des NTBN en milieu organique. La purification et la fonctionnalisation développées pour les NTBN monofeuillets ont été appliquées avec succès à des NTBN multifeuillets. La sensibilité du bore aux neutrons thermiques a enfin servi de point de départ à l’étude des possibilités de fonctionnalisation covalente du réseau. La seconde partie de cette thèse concerne la séparation des nanotubes de carbone en fonction de leurs propriétés. L’irradiation microondes de nanotubes de carbone a d’abord permis l’enrichissement d’échantillons initialement polydisperses en nanotubes de grand diamètre. Une seconde stratégie impliquant une interaction sélective entre un type de tubes et des micelles de fullérènes fonctionnalisés a enfin été envisagée pour solubiliser sélectivement des nanotubes de carbone de propriétés électroniques donnéesThis PhD work is divided into two parts dealing with boron nitride (BNNT) and carbon nanotubes. The first part is about synthesis, purification and chemical functionalization of BNNT. Single-walled BNNT are synthesized by LASER ablation of a hBN target. Improving the synthesis parameters first allowed us to limit the byproducts (hBN, boric acid). A specific purification process was then developed in order to enrich the samples in nanotubes. Purified samples were then used to develop two new chemical functionalization methods. They both involve chemical molecules that present a high affinity towards the BN network. The use of long chain-substituted quinuclidines and borazines actually allowed the solubilization of BNNT in organic media. Purification and functionalization were developed for single-walled BNNT and were successfully applied to multi-walled BNNT. Sensibility of boron to thermic neutrons finally gave birth to a study about covalent functionalization possibilities of the network. The second part of the PhD work deals with separation of carbon nanotubes depending on their properties. Microwave irradiation of carbon nanotubes first allowed the enrichment of initially polydisperse samples in large diameter nanotubes. A second strategy involving selective interaction between one type of tubes and fullerene micelles was finally envisaged to selectively solubilize carbon nanotubes with specific electronic properties
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Le, Gallet Sophie. "L'interphase de nitrure de bore multicouche dans les composites thermostructuraux SiC/SiC." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12476.
Анотація:
En vue d'améliorer la durée de vie des composites SiC/BN/SiC en atmosphère sèche et humide à haute température, deux voies ont été envisagées (i) l'amélioration de la résistance à l'oxydation de l'interphase de nitrure de bore et (ii) la déviation des fissures matricielles le plus loin possible des fibres, afin de ralentir la progression de l'oxygène vers celles-ci. La première voie consiste soit à accroître le degré de cristallisation du nitrure de bore, afin de retarder la formation de B2O3, soit à doper le nitrure de bore à l'aide de silicium, pour réduire la sensibilité de B2O3 à l'humidité. L'amélioration du degré de cristallisation du nitrure de bore requiert un traitement thermique post-élaboration et la présence d'oxygène au sein du dépôt. La seconde voie consiste à réaliser une interphase ou une matrice multicouche selon un concept de liaison fibre/matrice plus forte que la liaison matrice/matrice. Un meilleur transfert de charge entre les fibres et la matrice est assuré lorsque (i) la couche de carbone initialement présente en surface des fibres est éliminée, (ii) le nitrure de bore est exempt d'oxygène et ne subit pas de traitement thermique post-élaboration, (iii) l'épaisseur d'interphase est faible ou (iv) le nitrure de bore contient une faible quantité de silicium.
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Mballo, Adama. "Détecteurs de neutrons à base de nitrure de bore et ses alliages." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0236.
Анотація:
Les détecteurs de neutrons jouent un rôle crucial dans plusieurs domaines telles que la sécurité (aéroports, frontières) pour contrôler les activités illicites des matériaux nucléaires, les centrales nucléaires pour la sécurité et la surveillance des rayonnements neutroniques, la physique des hautes énergies et la science nucléaire. En outre, des événements récents tels que l'explosion de Fukushima et l'empoisonnement au polonium ont stimulé l'intérêt pour le développement de petits détecteurs de neutrons à base semi-conducteurs (DNS), portables et peu coûteux. Pour atteindre une efficacité élevée dans les DNS, des facteurs tels que l'absorption des neutrons et la collecte des charges (électrons et trous) sont essentiels. L'objectif général de ce travail est de développer des détecteurs de neutrons thermiques efficaces à partir des nitrure d’éléments III contenant du bore tels que le nitrure de bore (BN) et les alliages de BGaN. Ces matériaux sont très prometteurs pour les applications de détection des neutrons en raison de la section efficace de capture des neutrons de l'isotope 10 du bore (10B) et de leur faible sensibilité aux rayons gamma. Cependant, le principal défi que pose le III-N contenant du bore pour la détection des neutrons est la qualité des matériaux eux-mêmes. Par exemple, la synthèse de BGaN monocristallin épais avec une teneur importante en bore, nécessaire pour les détecteurs de neutrons, est très difficile avec la méthode MOVPE en raison des dégradations induites par la déformation, telles que la séparation de phase et la formation d’une morphologie 3D en colonne. Nous avons donc développé une approche innovante consistant en des super-réseaux (SLs) BGaN/GaN avec une teneur en bore de 3% dans la couche BGaN. Ces matériaux BGaN/GaN SLs ont été utilisés pour fabriquer des dispositifs MSM et PIN, qui ont montré un signal significatif induit par les neutrons. Même avec cette approche, on constate qu'il y a toujours plusieurs limites concernant la teneur en bore, la qualité du matériau et l'épaisseur globale, qui sont des facteurs importants pour la réalisation de détecteurs de neutrons à haute efficacité. L'utilisation de couches épitaxiales de BN (100 % de bore) devrait permettre d'améliorer l'absorption des neutrons thermiques et les performances des détecteurs de neutrons. Notre groupe est le premier à publier des films de h-BN en couches 2D de grande surface et de haute qualité cristalline sur un substrat de saphir par la méthode MOVPE. Ces films de BN ont été utilisés pour démontrer des photodétecteurs UV. Dans ce travail, nous avons synthétisé des échantillons de BN naturel et enrichi en 10B d'une épaisseur allant jusqu'à 2.5µm et les avons utilisés pour fabriquer des détecteurs MSM. Les avantages des structures MSM sont la possibilité de réaliser un fonctionnement autonome, similaire à celui démontré pour les photodétecteurs UV, et de bénéficier d'un gain interne afin d'augmenter le signal neutronique. Ce travail vise également à étudier le dopage du BN en utilisant Mg comme dopant dans l’objectif de réaliser dans le future de détecteurs de neutrons BN à base de junction p-n. Comme une teneur élevée en bore est hautement souhaitable pour les détecteurs de neutrons, nous avons aussi exploré expérimentalement un nouveau matériau : les alliages BAlN riches en boreNeutron detectors play a crucial role in various applications such as homeland security (airports, borders and ports) to control illegal activities involving nuclear materials, nuclear power plants for neutron radiation safety and monitoring, high energy physics and nuclear science. In addition, recent events such as the Fukushima explosion and the polonium poisoning have stimulated interest in the development of small, portable and low-cost solid-state neutron detectors (SSND). To achieve high efficiency in SSND factors such as neutron absorption and charge collection are critical.The general objective of this work is to develop efficient solid-state thermal neutron detectors based on boron containing III-nitride materials such as boron nitride (BN) and boron-gallium nitride (BGaN). Boron in these materials is very important for the detection of thermal neutrons due to the high neutron capture cross section of the isotope boron-10 (10B) and its low sensitivity to gamma radiation. However, the main challenge with boron containing III-N for neutron detection is the quality of the materials. For instance, growth of thick, high quality single crystalline boron-rich BGaN needed for neutron detectors is difficult due to strain-induced degradations such as phase separation and columnar 3D growth. Therefore, we developed an innovative approach consisting of BGaN/GaN superlattices (SLs) with a nominal boron content of 3% in the BGaN layer. These BGaN/GaN SLs materials were used to fabricate metal-semiconductor-metal (MSM) and p-i-n heterojunction devices, which showed significant neutron-induced signal. Even with this approach, it is found that there are several constraints on the boron content, the quality of the material, and the overall thickness, which are key factors for the realization of high-efficiency neutron detectors.By using binary BN (100% boron) epitaxial layers, higher thermal neutron absorption and performance of neutron detectors are expected. Our group has reported for the first time large area 2D layered h-BN films with high crystalline quality on sapphire substrate by metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE). These BN films were used to demonstrate high efficiency deep UV photodetectors. In this work, we have grown up to 2.5µm thick natural and 10B enriched BN samples and used them to fabricate MSM based detectors. The advantages of MSM structures are the ability to achieve self-powered operation, similar to that demonstrated for UV photodetectors, and to benefit from internal gain in order to increase the neutron signal.This work also aims to investigate the control of the electrical conductivity of h-BN by in-situ Mg doping for the future realization of p-n based BN neutron detectors. Since a high boron content is highly desirable for neutron detectors, we have further explored experimentally for the first time a new material: boron-rich BAlN alloys
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Mortet, Vincent. "Croissance et caractérisation de couches minces de nitrure d'aluminium et de nitrure de bore cubique obtenues par pulvérisation triode." Valenciennes, 2001. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/3b61f736-adf1-4988-81b5-f6851c6cfa9b.
Анотація:
Le nitrure de bore cubique (c-BN) et le nitrure d'aluminium (AIN) possèdent des propriétés exceptionnelles (dureté, stabilité thermique, stabilité chimique, gap optique) qui les rendent particulièrement intéressants sous forme de films minces dans différents domaines d'activité : la mécanique, l'optique, la microélectronique. Les propriétés des films minces déposés par les méthodes de dépôt en phase vapeur (PVD-CVD) dépendent de la température de dépôt, du flux et de l'énergie de chacune des espèces arrivant sur le substrat. Ainsi, la croissance des films de c-BN n'est possible que dans un domaine de conditions de dépôt limité, avec un bombardement ionique important. Les films d'AIN et de BN ont été déposés par pulvérisation triode réactive avec polarisation du substrat. L’effet de chacun des paramètres de dépôt sur la décharge a été étudié par sonde de Langmuir et collecteur d'ions. L'étude des propriétés des films d'AIN et de BN par spectrométries infrarouge (FTIR), spectrométrie UV-visible, spectrométrie RAMAN, diffraction de rayons X (DRX) microscopie électroniques à balayage (MEB) couplée avec un système d'analyse en spectrométrie a dispersion d'énergie (EDS) et microscopie électroniques en transmission haute résolution (MET-HR) a permis de déterminer les conditions optimales en composition du gaz de décharge et polarisation du substrat pour la croissance de films de c-BN et d'AIN (0002) pour des applications SAWS. L’étude systématique de la contrainte des films a permis de mettre en évidence l'effet de différents paramètres (le flux d'ions, l'énergie des ions, la vitesse de dépôt, l'épaisseur de film) sur la contrainte des films. L'étude de la croissance des films de c-BN par profil de contrainte a permis de montrer le rôle de la contrainte dans la formation des films de c-BN conformément au modèle de Mackenzie. Le changement de condition de dépôt après la nucléation du c-BN ne permet pas de réduire la contrainte ni d'améliorer l'adhérence des films de c-BN. Ces résultats indiquent que la contrainte des films dépend non seulement des conditions de dépôt mais aussi des propriétés mécaniques du matériau déposéCubic boron nitride (c-BN) and aluminum nitride (AIN) possess a variety of hightly interesting mechanical, thermal, electrical and optical properties, and therefore, have significant technological potential for thin films applications. Layer properties obtained by PVD and CVD methods depend on substrate temperature and on flux and energy of each species reaching substrates. For instance, c-BN growth is obtained only for a limited range of process parameters with a significant level of energetic ion bombardment during film growth. AIN and BN fims wer deposited by reactive and substrate bias sputtering. The effect of each deposition parameters on the discharge was studied by means of a Langmuir probe and an ion collector. AIN and BN properties were studied by infrared spectrometry (FTIR), UV-Visible spectrometry, RAMAN spectrometry, X-Ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) equipped with an energy dispersive spectrometry analysis system (EDS) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Optimal nitrogen ratio and bias voltage were determined for c-BN growth and AIN (002) growth. Systematic studies of film stress have shown the effect of ion flux, ion energy, deposition rate and films thickness on stress. The c-BN growth studied by stress profile has shown the effect of stress on c-BN nucleation in accordance with Mackenzie stress model. The deposition conditions change after c-BN nucleation neither allows to reduce stress nor increases adherence of c-BN films. Our results indicate that film stress depends not only on deposition condition but also on the mechanical properties of deposited material
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Pierret, Aurélie. "Propriétés structurales et optiques de nanostructures III-N semiconductrices à grand gap : nanofils d’AlxGa1−xN synthétisés par épitaxie par jets moléculaires et nanostructures de nitrure de bore." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066549.
Анотація:
Ce travail de thèse s'intéresse aux propriétés structurales et optiques de semiconducteurs à grand gap de nitrure d'éléments III (AlxGa1-xN et h-BN), émettant dans l'ultraviolet (4-6 eV). Les propriétés des nano-objets étant modifiées par la réduction de dimensionnalité, un point central de ce travail a consisté à étudier des nanostructures de ces matériaux (nanofils d'AlN et d'AlxGa1-xN, nanotubes et nanofeuillets de BN). Un soin particulier a aussi été apporté à la corrélation à l'échelle nanométrique, entre la structure et la luminescence. Dans un premier temps, les nanofils d'AlxGa1-xN ont été synthétisés par épitaxie par jets moléculaires, sur des nanofils de GaN afin de promouvoir la croissance de nanostructures 1D non coalescées. Nous montrons que le gallium s'incorpore difficilement, aboutissant à des nanofils d'un alliage fortement inhomogène à plusieurs échelles (du nanomètre à la centaine de nanomètres). Ces inhomogénéités influencent grandement les propriétés optiques, dominées par des états localisés. L'ensemble des résultats nous a permis de proposer un mécanisme de croissance de ces nanofils. Dans un deuxième temps, les propriétés des nanostructures de BN ont été comparées à celles du matériau massif (le BN hexagonal). Nous montrons que jusqu’à 6 couches les nanofeuillets présentent une luminescence similaire au h-BN. Cela indique une faible influence de la réduction de dimensionnalité dans le h-BN, contrairement aux nanofils des autres nitrures. Enfin, nous montrons que les principaux nanotubes étudiés dans ce travail, multiparois, présentent une structure complexe, microfacettée, et que les défauts sont probablement responsables de la luminescence observéeThis work focuses on structural and optical properties of III-nitrides wide-band gap semiconductors (AlxGa1-xN and h-BN), emitting in the ultraviolet range (4-6 eV). Nano-objects properties being modified by dimensional reduction, this work was mostly focused on the study of nanostructures of these materials (AlN and AlxGa1-xN nanowires, BN nanotubes and nanosheets). Careful search for correlation between their structure and luminescence has also been carried out. Concerning AlxGa1-xN materials, nanowires have been grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy. The use of GaN nanowires bases has allowed us to promote the growth of non-coalesced 1D AlxGa1-xN nanostructures. We have shown that the incorporation of gallium is very temperature-dependent, giving rise to nanowires made of a highly inhomogeneous alloy at several scales (from nanometer to a hundred nanometers). These inhomogeneities strongly influence the optical properties, dominated by localized states. Altogether these results allow us to propose a growth mechanism of these nanowires. Concerning BN materials, comparison of the properties of nanostructures with those of the bulk material (hexagonal BN) has been carried out. After that h-BN bulk has been further investigated, we have revealed that nanosheets with more than 6 monolayers present a luminescence similar to h-BN. This indicates a low influence of dimensional reduction in h-BN, contrary to the case of nanowires made of other nitrides. Finally we have shown that the main nanotubes investigated in this work, which are multiwall, have a complex structure that is micro-faceted, and that the defects are likely responsible of the observed luminescence
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Montigaud, Hervé. "Synthèse sous hautes pressions et caractérisations physico-chimiques du nitrure de bore cubique et du nitrure de carbone C₃N₄." Bordeaux 1, 1998. http://www.theses.fr/1998BOR10555.
Анотація:
Les composes appartenant au systeme bore-carbone-azote presentent des liaisons fortement covalentes a l'origine de proprietes exceptionnelles. C'est le cas de bn-cubique pour lequel une nouvelle voie de synthese mettant en oeuvre un fluide nitrurant a l'etat supercritique a ete developpee. La premiere partie de ce travail porte sur l'etude de la nucleation et de la croissance de bn-c en presence d'hydrazine anhydre. La nature du precurseur de bn, celle de l'additif modifiant l'ionicite du milieu ainsi que la proportion de ces produits de depart ont ete particulierement etudiees. La seconde partie de ce travail est consacree au nitrure de carbone (ou carbonitrure) c#3n#4 dont l'interet a ete revele par cohen en 1989. Cet interet fut, par la suite, confirme par des calculs ab initio qui proposerent cinq differentes structures. Diverses methodes de synthese impliquant la condensation de molecules organiques ont ete mises en oeuvre. Ces travaux ont abouti a la preparation de la variete graphitique de c#3n#4 a l'etat massique par traitement haute pression-haute temperature (2,5gpa, 800c) de la melamine en presence d'hydrazine. Des essais de synthese d'une des varietes tridimensionnelles ont egalement ete realises.
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Vuong, Phuong. "Optical spectroscopy of boron nitride heterostructures." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTS075/document.
Анотація:
Le nitrure de bore hexagonal (h-BN) est un semi-conducteur à large bande interdite (~ 6 eV) avec une stabilité thermique et chimique très élevées lui offrant la possibilité d'être utilisé dans des dispositifs fonctionnant dans des conditions de fonctionnements extrêmes. La nature indirecte de la bande interdite dans h-BN a été étudiée à la fois par des calculs théoriques et par des expériences. Un exciton indirect et des recombinaisons assistées par phonons dans h-BN ont été observées par photoluminescence.Durant cette thèse, nous avons étudié les propriétés optiques de cristaux massifs et de couches hétéro-épitaxiales de nitrure de bore hexagonal. Nous avons étudié des échantillons provenant de différentes sources et des cristaux qui ont été fabriqués en utilisant différentes méthodes de croissance pour nous permettre de mesurer les propriétés optiques intrinsèques de h-BN. Nous rapportons l'impact des symétries des phonons sur la réponse optique du h-BN en effectuant des mesures photoluminescence résolues par polarisation. L’analyse des données en polarisation, nous permet de mesurer la contribution du phonon manquant, celui qui n'a pas été détectée avant cette thèse. En suite, nous démontrons que l'origine de la structure fine du spectre de PL provient pour chaque réplique phonon d’une diffusion complémentaire de type Raman faisant intervenir le mode de phonon E2g à basse énergie (mode de cisaillement inter-feuillets). Les spectroscopies de photoluminescence et de diffusion inélastique Raman ont été combinées pour quantifier l'influence des effets isotopiques sur les propriétés optiques de h-BN ainsi pour révéler que les modifications des interactions de van de Waals liées à l'utilisation de 10B et 11B ou du bore naturel pour la croissance de cristaux h-BN massifs.Enfin, nous étudions des epitaxis de h-BN crues par Épitaxie sous Jets Moléculaires. L'utilisation conjointe de l’imagerie par microscopie à force atomique (AFM) et de la spectroscopie de photoluminescence permet de comprendre la première observation de recombinaison assistée par phonons dans des épitaxies de h-BN sur le saphir et le graphite. Ce résultat indique que la croissance de h-BN à large échelle par méthode épitaxiales est en voie d'acquérir la maturité nécessaire au développement technologique de h-BNHexagonal boron nitride (h-BN) is a wide bandgap (~ 6 eV) semiconductor with a very high thermal and chemical stability often used in devices operating under extreme conditions. The indirect nature of the bandgap in h-BN is investigated by both theoretical calculations and experiments. An indirect excion and phonon-assisted reombinations in h-BN are observed in photoluminescene spectroscopy.This thesis focus on the optical properties of bulk and epilayers of h-BN. We investigated samples from different sources grown different methods in order to confirm the intrinsic optical properties of h-BN. We report the impact of the phonon symmetry on the optical response of h-BN by performing polarization-resolved PL measurements. From them, we will measure the contribution of all the phonon-assisted recombination which was not detected before this thesis. We follow by addressing the origin of the fine structure of the phonon-assisted recombinations in h-BN. It arises from overtones involving up to six low-energy interlayer shear phonon modes, with a characteristic energy of about 6.8 meV.Raman and photoluminescence measurements are recorded to quantify the influence of isotope effects on optical properties of h-BN as well as the modifications of van de Waals interactions linked to utilization of 10B and 11B or natural Boron for the growth of bulk h-BN crystals.Finally, we study h-BN thin epilayers grown by Molecular Beam Epitaxy at Nottingham University, atomic force microscopy (AFM) images and photoluminescence features are combined to confirm the first observation of phonon-assisted recombination in high quality thin h-BN epilayers grown on c-plane sapphire and Highly Ordered Pyrolitic Graphite. This demontrates that large scale growth of h-BN by epitaxy is getting a technologically required maturity
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Zhong, Wenli. "Préparation de matériaux à base de nitrure de bore pour des applications 'énergie'." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20186.
Анотація:
Bien que proposant des avantages importants par rapport à d'autres matériaux, les céramiques présentent un défaut récurrent, qui est leur plus ou moins grande fragilité due à des défauts de structure ou à des impuretés dans les réseaux structuraux. On s’affranchit de ces contraintes en améliorant la pureté des matériaux de base, en maîtrisant mieux les processus de fabrication, en les renforçant et en nanostructurant le matériau. C’est ce qui a donné naissance aux méthodes chimiques d’élaboration dites de « Bottom-up » qui reprennent le schéma de principe de la conception de la céramique naturelle en s’adaptant à la démarche des chimistes : des briques élémentaires représentant une architecture moléculaire sont assemblées pour former un composé macromoléculaire dont la composition est contrôlée à l’échelle atomique. Ce composé est mis en forme, durcit pour être transformé par cuisson en une céramique dont la composition est directement liée à la structure moléculaire des briques. Cette démarche est à l’origine de la voie dite des « polymères précéramiques ». Cette voie chimique s’adapte aux exigences des domaines de l’énergie. Notamment et afin d’exploiter et de saisir les opportunités que constituent l’apparition de nouveaux besoins en matériaux et/ou l’établissement de cahiers des charges stricts au regard des propriétés des matériaux dans ce domaine, la présente étude a pour objet d’élaborer des matériaux à base de BN comme les composites à renforts fibreux, les nanocomposites et les mousses.Après une introduction générale, le chapitre 1 décrit l’état de l’art de BN. Il s’intéresse à la littérature sur les propriétés des différentes formes du BN. La voie PDCs est détaillée et son application à l’élaboration du h-BN. Les différents types de précurseurs et de polymères sont décrits et l’accent est mis sur le borazine et le polyborazylène. La dernière partie concerne l’élaboration des composites à renforts fibreux, les nanocomposites et les mousses à base de BN qui sont considérés.Le chapitre 2 s’intéresse à l’élaboration de C/BN composites à partir de polyborazylènes qui est un projet de recherche sur ITER. Après un rappel sur le contexte de CEA, les différentes étapes liées au procédé d’élaboration des composites sont décrites et étudiées à l’aide d’outils de caractérisation comme la RMN solide,TGA, XRD et SEM. Le chapitre 3 s’intéresse à des nanocomposites qui se caractérisent par des phases nanocristallines de nitrure métallique parmi le nitrure de titane, de zirconium et d’hafnium dispersés dans une matrice de BN faiblement cristallisée. L’accent est mis sur la chimie moléculaire et sur la synthèse de polymétalloborazines qui permettent de conduire par pyrolyse à la formation directe de ces nanocomposites par croissance in-situ de la phase nanocristalline dans la matrice BN. Une étude préliminaire sur la possibilité de mettre en forme les polyméres en vue d’élaborer des structures massives nanocomposites est abordée.Le chapitre 4 se consacre à deux procédés de préparation de mousses. Le premier procédé qui combine la voie PDCs à la chimie intégrative vise à élaborer des mousses BN à porosité hiérarchisée. Le second procédé consiste à mélanger PMMA avec polyborazylènes pour subir des étapes de compactage et de pyrolyse générant des mousses. Pour ces deux types de matériaux, des mesures texturales comme BET et la porosimétrie mercure sont entreprises.Une conclusion générale termine le manuscrit. Elle fait un rappel des travaux entrepris dans chacun des trois chapitres et donne des perspectives liées aux trois types de matériau étudiés pendant la thèseEnergy developments have brought hexagonal boron nitride-based materials increasing interest for future materials and technologies. The objective of this thesis concerns the preparation of BN shapes for energy applications including fiber-reinforced BN composites, BN-based nanocomposites and BN foams. Fiber-reinforced BN composite and BN nanocomposites display potential as tiles for protection limiters for the Ion Cyclotron Range Frequency antennas in fusion nuclear reactors. Porous BN materials have interests as host material for hydrogen storage and as catalyst supports. The Polymer-Derived Ceramics route which offers new preparation opportunities in chemistry and ceramic sciences is applied to manufacture shaped BN-based materials.Firstly, in the context of C/BN composite, polyborazylene vacuum-assisted infiltration and pyrolysis process was successfully introduced. We focused on the design, elaboration and properties of the C/BN composite through the study of the (1) synthesis and polymerization of borazine, (2) the polyborazylene-to-boron nitride conversion, (3) the morphological texture and mechanical properties of derived C/BN composites. We firstly demonstrated that it is possible to obtain dense-derived C/BN composites (density: 1.773 g cm-3, open porosity: 5.09%) by tuning the viscosity of polyborazylene in the infiltration process. SEM observation presented a very strong bonding between fibers and matrix. TGA under air analysis confirmed the improved oxidation resistance property of C/BN composite compared with C fiber.Secondly, we investigated the design, processing, and properties of transition metal-containing boron nitride nanocomposites from polymetalloborazine. With proper choice of boron nitride precursor, and by controlling the B/M ratio (M = Ti, Zr, Hf), a set of representative polymetalloborazines has been prepared as precursors of nanocomposites. In the reaction of BN source with metal precursor leading to polymetalloborazines, two main mechanisms are mainly concerned: N-H and B-H units of BN percursor react with N-alkyl groups presented in metal precursors. After its pyrolysis under ammonia up to 1000 oC then nitrogen from 1000 to 1500oC, the derived nanocomposites reveal the presence of metal nitride nanocrystales with an average diameter of 6.5 nm homogeneously embedded in a poorly crystallized boron nitride matrix. A preliminary study is presented on the preparation of monolith-type nanocomposites from selected polytitanoborazines. Finally, we applied two PDCs route-based strategies to prepare hierarchically porous and micro cellular BN foams. In the first strategy, monolith-type BN foams with a hierarchical porosity were synthesized from polyborazylene using an integrative chemistry combined-based sequence set-up that consists of the impregnation of silica and carbonaceous templates followed by pyrolysis process and elimination of the template. These novel porous BN architectures display hierarchical and high porosity (76 %) with an open-cell interconnected macroporosity and a surface area up to 300 m2g-1. In the second strategy, a sacrificial processing route has been proposed to fabricate micro cellular BN foams with a porosity of 79 % from a mixture of polyborazylene and poly(methylmethacrylate) (PMMA) microbeads by warm-pressing followed by pyrolysis consisting of the burn-out of PMMA while polyborazylene is converted into BN. These novel BN foams display potential as catalyst supports and host material for hydrogen storage
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Henni, Younes. "Etudes magnéto-Raman de systèmes - graphène multicouches et hétérostructures de graphène-nitrure de bore." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY060/document.
Анотація:
Comme le quatrième élément le plus abondant dans l’univers, le carbone joue un rôle important dans l’émergence de la vie sur la terre comme nous la connaissons aujourd’hui. L’ère industrielle a vu cet élément au cœur des applications technologiques en raison des différentes façons dont les atomes forment les liaisons chimiques, ce qui donne lieu à une série d’allotropies chacun ayant des propriétés physiques extraordinaires. Par exemple, l’allotrope le plus thermodynamiquement stable du carbone, le cristal de graphite, est connu pour être un très bon conducteur électrique, tandis que le diamant, très apprécié pour sa dureté et sa conductivité thermique, est néanmoins considéré comme un isolant électrique en raison de sa structure cristallographique différente par rapport au graphite. Les progrès de la recherche scientifique ont montré que les considérations cristallographiques ne sont pas le seul facteur déterminant pour une telle variété dans les propriétés physiques des structures à base de carbone. Ces dernières années ont vu l’émergence de nouvelles formes allotropiques de structures de carbone qui sont stables dans les conditions ambiantes, mais avec dimensionnalité réduite, ce qui entraîne des propriétés largement différentes par rapport aux structures en trois dimensions. Parmi ces nouvelles classes d’allotropes il y a le graphene, qui est le premier matériau à deux dimensions. L’isolation réussi de monocouches de graphène a contesté une croyance établie depuis longtemps en physique : le fait que les matériaux purement 2D ne peuvent pas exister dans les conditions ambiantes parce qu'ils sont instables en raison de l’augmentation des fluctuations thermiques lorsqu’ils se prolongent dans les 2D. Afin de minimiser son énergie, un matériau se brisera en îlots coagulées. Le graphène arrive cependant à surmonter cette barrière en formant des ondulations continues sur la surface du substrat et est stable même à température ambiante et pression atmosphérique. Une grande intention dans la communauté scientifique a été donnée au graphène, après les premiers résultats publiés sur les propriétés électroniques de ce matériau. Les propriétés fondamentales et mécaniques du graphène sont fascinants. Grace aux atomes de carbone qui sont emballés dans un mode sp2 hybridé, formant ainsi une structure de réseau hexagonal, le graphène possède le plus grand module de Young et la plus grande capacité d’étirement, en même temps des centaines de fois plus dur que l’acier. Il conduit la chaleur et l’électricité de manière très efficace. L’aspect le plus fascinant à propos du graphène est surement la nature de ses porteurs de charge à basse énergie. En effet, le graphène présente des bandes d’énergie linéaires au point de neutralité de charge, donnant aux porteurs de charge une nature relativiste. De nombreux phénomènes observés dans ce matériau sont des conséquences de la nature relativiste de ses porteurs. Transport balistique, conductivité optique universelle, absence de rétrodiffusion, et une nouvelle classe d’effet Hall quantique sont de bons exemples de phénomènes nouvellement découverts dans ce matériau. Il est cependant encore trop tôt pour affirmer que toutes les propriétés physiques du graphene sont bien comprises. Dans cette thèse, nous avons mené des expériences de spectroscopie magnéto-Raman pour répondre à certaines des questions ouvertes dans la physique du graphène, notamment l’effet de couplage de Coulomb sur le spectre d’énergie du graphène, et le changement dans les propriétés physiques du graphène multicouche en fonction de sa cristallographie. Nos echantillions ont été soumis à de forts champs magnétiques, appliqués perpendiculairement aux plans atomiques. Le spectre d’excitation sous champ magnétique montre un couplage entre ces excitations et les modes de vibratoires. Cette approche expérimentale permet de remonter à la structure de bande du graphene en champs nul, ainsi que de nombreuses autres propriétés du matériauAs the fourth most abundant element in the universe, Carbon plays an important rolein the emerging of life in earth as we know it today. The industrial era has seen this element at the heart of technological applications due to the different ways in which carbon forms chemical bonds, giving rise to a series of allotropes each with extraordinary physical properties. For instance, the most thermodynamically stable allotrope of carbon, graphite crystal, is known to be a very good electrical conductor, while diamond very appreciated for its hardness and thermal conductivity is nevertheless considered as an electrical insulator due to different crystallographic structure compared to graphite. The advances in scientific research have shown that crystallographic considerations are not the only determining factor for such a variety in the physical properties of carbon based structures. Recent years have seen the emergence of new allotropes of carbon structures that are stable at ambient conditions but with reduced dimensionality, resulting in largely different properties compared to the three dimensional structures. Among these new classes of carbon allotropes is the first two-dimensional material: graphene.The successful isolation of monolayers of graphene challenged a long established belief in the scientific community: the fact that purely 2D materials cannot exist at ambient conditions. The Landau-Peierls instability theorem states that purely 2D materials are very unstable due to increasing thermal fluctuations when the material in question extends in both dimensions. To minimize its energy, the material will break into coagulated islands, an effect known as island growth. Graphene happens to overcome such barrier by forming continuous ripples on the surface of its substrate and thus is stable even at room temperature and atmospheric pressure.A great intention from the scientific community has been given to graphene, since 2004. Both fundamental and mechanical properties of graphene are fascinating. Thanks to its carbon atoms that are packed in a sp2 hybridized fashion, thus forming a hexagonal lattice structure, graphene has the largest young modulus and stretching power, yet it is hundreds of times stronger than steel. It conducts heat and electricity very efficiently, achieving an electron mobility as high as 107 cm−2V−1 s−1 when suspended over the substrate. The most fascinating aspect about graphene is the nature of its low energy charge carriers. Indeed, graphene has a linear energy dispersion at the charge neutrality, giving the charge carriers in graphene a relativistic nature. Many phenomena observed in this material are consequences of this relativistic nature of its carriers. Ballistic transport, universal optical conductivity, absence of back-scattering, and a new class of room temperaturequantum Hall effect are good examples of newly discovered phenomena in thismaterial. Graphene has become an active research area in condensed matter physics since 2004. It is however still early to state that all the physical properties of this material are well understood. In this thesis we conducted magneto-Raman spectroscopy experiments to address some of the open questions in the physics of graphene, such as the effect of electron-electron coupling on the energy spectrum of monolayer graphene, and the change in the physical properties of multilayer graphene as a function of the crystallographic stacking order. In all our experiments, the graphene-based systems have been subject to strong continuous magnetic fields, applied normal to the graphene layers. We study the evolution of its energy excitation spectra in the presence of the magnetic field, and also the coupling between these excitations and specific vibrational modes that are already in the system. This experimental approach allows us to deduce the band structure of the studied system at zero field, as well as many other lowenergy properties
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Malhouitre, Stéphane. "Etude et réalisation de couches minces de nitrure de bore par dépôt ionique réactif." Limoges, 1997. http://www.theses.fr/1997LIMO0010.
Анотація:
L'etude et la realisation de couches minces de nitrure de bore par depot ionique reactif a fait l'objet de ce travail. L'objectif principal a ete d'obtenir des depots de nitrure de bore cubique ayant une composition proche de la stchiometrie. Pour dissocier et ioniser les molecules d'azote, divers modes d'activation du gaz ont ete employes lors de la synthese des films. Tout d'abord, un plasma radiofrequence seul a ete utilise, puis il a ete assiste d'un dispositif d'intensification de la decharge. Le second mode d'activation a consiste en une source portee a haute temperature sur laquelle est dirige l'azote. Enfin, un plasma microonde a ete employe. Les resultats obtenus montrent que la composition et la structure des couches deposees sont etroitement liees. Les depots qui presentent des liaisons sp#3 possedent un rapport atomique n/b faible (n/b 0,1) et ne sont pas cristallises. Ces couches sont en fait composees de nitrure de bore sous forme de liaisons sp#2 et sp#3, ainsi que du bore non lie a l'azote. Les depots qui presentent une composition plus riche en azote ont une structure de type h-bn et possedent une excellente transmission optique dans le visible.
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Tran, Van Truong. "Propriétés électroniques et thermoélectriques des hétérostructures planaires de graphène et de nitrure de bore." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS133/document.
Анотація:
Les excellentes propriétés électroniques, thermiques et mécaniques du graphène confèrent à ce matériau planaire (bi-dimensionnel) un énorme potentiel applicatif, notamment en électronique. Néanmoins, ce matériau présente de sérieux inconvénients qui pourraient limiter son champ d'applications. Par exemple, sa structure de bandes électronique sans bande interdite rend difficile le blocage du courant dans un dispositif. De plus, pour les applications thermoélectriques, sa forte conductance thermique est aussi une forte limitation. Il y a donc beaucoup de défis à relever pour rendre ce matériau vraiment utile pour des applications. Cette thèse porte sur l'étude des propriétés électroniques et thermoélectriques dans les hétérostructures planaires constituées de graphène et de nitrure de bore hexagonal (BN). Différentes configuration de ce nouveau matériau hybride permettent de moduler la bande interdite, la conductance thermique et le coefficient Seebeck. Cette étude a été menée au moyen de calculs atomistiques basés sur les approches des liaisons fortes (TB) et du modèle à constantes de force (FC). Le transport d'électrons et de phonons a été simulé dans le formalisme des fonctions de Green hors équilibre. Les résultats montrent que, grâce à la modulation de la bande interdite, des transistors à base d'hétérostructures de BN et de graphène peuvent présenter un très bon rapport courant passant / bloqué d'environ 10⁴ à 10⁵. En outre, nous montrons l'existence d'états quantiques hybrides à l'interface zigzag entre le graphène et le BN donnant lieu à des propriétés de transport électronique très intéressantes. Enfin, ce travail montre qu'en agençant correctement des nano-flocons de BN sur les côtés d'un nanoruban de graphène, la conductance des phonons peut être fortement réduite alors que l'ouverture de bande interdite conduit à un accroissement important du coefficient Seebeck. Il en résulte qu'un facteur de mérite thermoélectrique ZT plus grand que l'unité peut être réalisé à température ambianteGraphene is a fascinating 2-dimensional material exhibiting outstanding electronic, thermal and mechanical properties. Is this expected to have a huge potential for a wide range of applications, in particular in electronics. However, this material also suffers from a strong drawback for most electronic devices due to the gapless character of its band structure, which makes it difficult to switch off the current. For thermoelectric applications, the high thermal conductance of this material is also a strong limitation. Hence, many challenges have to be taken up to make it useful for actual applications. This thesis work focuses on the theoretical investigation of a new strategy to modulate and control the properties of graphene that consists in assembling in-plane heterostructures of graphene and Boron Nitride (BN). It allows us to tune on a wide range the bandgap, the thermal conductance and the Seebeck coefficient of the resulting hybrid nanomaterial. The work is performed using atomistic simulations based on tight binding (TB), force constant (FC) models for electrons and phonons, respectively, coupled with the Green's function formalism for transport calculation. The results show that thanks to the tunable bandgap, it is possible to design graphene/BN based transistors exhibiting high on/off current ratio in the range 10⁴-10⁵. We also predict the existence hybrid quantum states at the zigzag interface between graphene and BN with appealing electron transport. Finally this work shows that by designing properly a graphene ribbon decorated with BN nanoflakes, the phonon conductance is strongly reduced while the bandgap opening leads to significant enhancement of Seebeck coefficient. It results in a thermoelectric figure of merit ZT larger than one at room temperature
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Plaud, Alexandre. "Excitons dans le nitrure de bore lamellaire : étude des phases hexagonale, rhomboédrique et d’hétérostructures 2D." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST002.
Анотація:
Le nitrure de bore hexagonal (hBN) est un semiconducteur lamellaire possédant une large bande interdite de type indirect (> 6 eV). L’autre structure lamellaire du nitrure de bore est rhomboédrique (rBN), mais beaucoup moins connue et étudiée. L’objectif de cette thèse est l’étude des excitons à l’origine de la luminescence de ces deux phases mais aussi d’hétérostructures 2D, où le hBN est utilisé en combinaison d’autres matériaux 2D dans des empilements verticaux.L’étude des propriétés des excitons dans hBN est réalisée sur un cristal de référence synthétisé par haute pression et haute température au Japon. L’énergie de liaison des excitons ainsi que le rendement quantique interne du hBN sont quantitativement évalués par spectroscopie de cathodoluminescence. L’anomalie observée entre absorption et luminescence est résolue avec l’identification du rôle respectif des excitons directs et indirects. À forte excitation, l’efficacité de luminescence de hBN décroit, limitée par une annihilation entre excitons, particulièrement efficace dans ce matériau.Associées à une caractérisation structurale, les signatures spectroscopiques de luminescence et Raman de la phase rhomboédrique sont identifiées. Elles ont permis d’analyser les propriétés de couches minces synthétisées par voie chimique (CVD).La dernière partie de cette thèse porte sur l’étude d’hétérostructures 2D de type hBN/MoX2/hBN où X = S ou Se. Une caractérisation exhaustive des propriétés de luminescence, vibrationnelles et structurales est menée sur l’ensemble des matériaux constituants. Les analyses sont menées à la fois en vue plane et en section transverse grâce à la découpe de lames minces par faisceau d’ions focalisés. Des résultats préliminaires sur la diffusion des excitons et sur les excitons d’interface y sont présentésHexagonal boron nitride (hBN) is a lamellar wide indirect bandgap semiconductor (> 6 eV). The other lamellar boron nitride phase is rhombohedral (rBN), but much less known and studied. The goal of this thesis is the study of the excitons source of the luminescence of both phases and of 2D heterostructures, where hBN is used in combination with other 2D materials in vertical stacks.The study of hBN excitons properties is performed on a reference sample synthesized by high pressure and high temperature in Japan. Excitons binding energy as well as hBN internal quantum yield are quantitatively assessed by cathodoluminescence spectroscopy. The observed anomaly between absorption and luminescence is resolved thanks to the identification of the role of direct and indirect excitons respectively. At high excitation, hBN luminescence efficiency decreases limited by exciton-exciton annihilation. This phenomenon is especially efficient in this material.Combined with a structural characterization, the Raman and luminescence spectroscopic signature of the rhombohedral phase are identified. This allowed the analysis of the properties of chemically synthesized thin films (CVD).The last part of this thesis is devoted to the study of a 2D heterostructure hBN/MoX2/hBN where X = S or Se. An exhaustive characterization of the luminescence, vibrational and structural properties is carried out on all the components. Analyses are performed in both flat view and cross-section thanks to the cutting of a thin lamella by focused ion beam. Preliminary results on excitons diffusion and interface excitons are presented
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Goeuriot, Dominique. "Réactivité, frittage et caractérisation de céramiques dans les systèmes alumine-oxynitrure d'aluminium gamma et nitrure de bore." Lyon 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LYO19045.
Анотація:
On etudie la reactivite et la densification de melanges de poudres d'al::(2)o::(3) en exces et de aln (densite, diffraction rx, meb et met, proprietes mecaniques). Les resultats remettent en cause les diagrammes etablis et precisent les phases formees a haute temperature : alon-gamma se forme des 1550**(o)c; au-dela de 1700**(o)c, il evolue vers des structures quadratique et monoclinique par dissolution de al::(2)o::(3); une phase liquide apparait vers 1780**(o)-1800**(o)c. Le processus de fabrication optimise (cobroyage des poudres, frittage avec ou sans charge) conduit a une ceramique composite al::(2)o::(3)-alon dense, interessante par ses proprietes mecaniques. On a aussi etudie la reactivite de al::(2)o::(3) vis-a-vis de bn, qui reagissent a plus de 1700**(o)c pour former aln, b::(2)o::(3) et alon spinelle et quadratique. Des composites al::(2)o::(3)-alon-bn ont ete frittes : bn a un effet benefique sur la resistance aux chocs thermiques
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Postole, Georgeta. "Le nitrure : un nouveau support en catalyse." Lyon 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LYO10106.
Анотація:
Une méthode classique d'imprégnation en milieu aqueux et une méthode innovante de type sol-gel ont été appliquées pour synthétiser des matériaux à base de métaux nobles supportés sur nitrure de bore et des matériaux à base d'oxydes supportés sur BN. Les catalyseurs ont été caractérisés par BET, DRX, spectroscopie IR, TG, XPS, RTP, microscopie électronique et microcalorimétrie d'adsorption. Les performances catalytiques des échantillons testés ont été étudiées dans deux procédés catalytiques : l'oxydation totale du méthane et la réduction catalytique sélective des oxydes d'azote par des hydrocarbures en présence d'un excès d'oxygène (HC-SCR). Les résultats de l'activité catalytique (conversion, sélectivité, production) ont été fortement influencés par l'historique de l'échantillon : méthode de préparation, nature des précurseurs, degré de dispersion
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Serin, Virginie. "Caractérisation d'éléments de matériaux composites, fibres de carbone et nitrure de bore en microscopie électronique." Toulouse 3, 1989. http://www.theses.fr/1989TOU30043.
Анотація:
Notre travail a porte sur l'application de la microscopie electronique analytique a l'etude de materiaux composites a fibres longues. Dans ce domaine, nous avons essentiellement utilise la spectroscopie de pertes d'energie d'electrons (eels) qui, par l'exploitation des signaux associes a l'excitation des niveaux atomiques profonds, permet de caracteriser les elements presents dans une portion de volume (<10#-#3 m#3) de l'echantillon. Les experiences ont ete conduites sur le microscope a tres haute tension 1 mv du laboratoire et le microscope philips em400t a 120 kv, equipes d'un systeme dispersif d'electrons, la resolution spatiale d'analyse varie de 100 nm a 10 nm. La technique eels, bien adaptee a la caracterisation des elements de faible numero atomique, nous a permis d'etudier plus particulierement les fibres de carbone et les revetements de nitrure de bore (bn), qui interviennent comme des composants importants des materiaux composites. La connaissance de la composition et de la nature structurale de ces elements est tout a fait essentielle pour la maitrise de leurs proprietes physiques. Au cours de ce travail, nous avons determine par analyse elementaire quantitative la repartition de l'azote dans certains types de fibres de carbone. L'azote est concentre pres de la surface. Ce resultat est un element important dans le developpement des theories sur l'elaboration des fibres de carbone et la maitrise de leurs proprietes mecaniques. L'analyse structurale, rendue possible par l'exploitation du signal exelfs, a porte sur differentes varietes de carbone et de nitrure de bore. Cette etude a permis de caracteriser les differences structurales des formes cristallisees, semi-cristallisees et amorphes et d'identifier la structure dite turbostratique dans ce type de materiau
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SENE, GILLES. "Synthese de nitrure de bore cubique sous irradiation ionique : caracterisation structurale et mecanismes de base." Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112120.
Анотація:
La technique d'evaporation assistee par faisceau d'ions (ibad) est tout a fait adaptee a la synthese sous vide de films de nitrure de bore cubique (bn-c): elle permet de regler independamment les flux des especes evaporees ou ioniques, l'energie des ions, la temperature de depot et l'angle d'incidence. Apres l'etude de l'influence de ces parametres et optimisation, il a ete possible de deposer des films compose presqu'exclusivement de phase cubique. La caracterisation physicochimique des films obtenus a ete faite a partir des analyses suivantes: rbs, nra, spectrometrie infrarouge, spectrometrie auger, spectrometrie de pertes d'energie (eels) en reflexion et en transmission, microscopie electronique en transmission, diffraction electronique. Des mesures de contrainte par interferometrie ont egalement ete effectuees. Le facteur limitant de ce type de depot reste la contrainte importante induite par le bombardement ionique. L'adherence de ces films tres mauvaise sur silicium a ete amelioree d'une part, en deposant les films sur des couches tampons de bore et d'autre part, en effectuant des recuits post depot en atmosphere inerte a 800c. L'analyse in situ de la structure des films a montre l'existence d'un gradient de phase entre la surface de type hexagonal et le volume des films de type cubique. Les films sont composes de cristallites desorientes d'environ 20 nm de diametre. Les resultats obtenus ont ete discutes au moyen de simulations realisees par le code tridyn et compares aux modeles de croissance proposes dans la litterature. Il ressort que la croissance de la phase cubique se fait sous la surface soit par des phenomenes collisionnels soit grace aux conditions themodynamiques resultant du bombardement ionique. Mais il a ete impossible de decrire le phenomene principal, la synthese decoulant vraisemblablement d'une synergie entre tous ces phenomenes
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Barkad, Hassan Ali. "Conception et réalisation de photodétecteurs X-UV à base de matériaux à large bande interdite destinés à des applications spatiales." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10095/document.
Анотація:
Les photodétecteurs ultraviolets actuels à base de silicium montrent des limitations inhérentes à la technologie en dépit de leur continuelle amélioration depuis ces dernières décennies. En collaboration avec l’Observatoire Royal de Belgique dans le cadre du projet LYRA (et BOLD), nous avons démontré la maturité des semiconducteurs à large bande interdite pour des applications dans les domaines spatiale et physique des hautes énergies. La disponibilité de ces nouveaux matériaux permet de surpasser les technologies existantes. En effet, de part leurs propriétés physiques et chimiques exceptionnelles, le diamant par exemple, est un des candidats idéal. Sa large bande interdite le rend insensible à la lumière visible et infrarouge (solarblind) et son excellente robustesse face aux radiations rend ce matériau très attractif pour des applications spatiales. Parallèlement à ce matériau, de nouveaux semiconducteurs nitrures à large bande interdite (AlN, BN) présentent des propriétés tout aussi remarquables et commencent à être élaborés avec succès. Le but de ce travail a été de concevoir et de fabriquer de nouveaux photodétecteurs UV innovants à base de ces matériaux. Cette activité a débuté par la simulation des propriétés de transports des matériaux à structure wurtzite par des modèles de types Monte Carlo, puis d’optimiser les performances des composants à élaborer par éléments finis au moyen du logiciel COMSOL® en tenant compte du matériau, de la géométrie de la structure, du design technologique, de la nature des électrodes (taille, contacts ohmiques, Schottky…), du couplage électro-thermique dans certain cas ainsi que des radiations incidentes. Différents capteurs UV ont ensuite été élaborés en salle blanche puis caractérisés sous rayonnement X-EUV d’une part et DUV-UV d’autre part. Les caractéristiques optoélectroniques (stabilité, fiabilité, sensibilité aux rayonnements UV, courant d'obscurité…) et les performances obtenues sont alors exposées pour chacun des matériaux étudiés. L’ensemble de ce travail a permis d’établir plusieurs performances à l’état de l’art sur diamant, AlN et BN et a contribué au développement du premier radiomètre solaire LYRA dans le domaine EUV au moyen de ces photodiodes diamant destinés au satellite PROBA2Currently, ultraviolet photodetectors based on silicon have shown limitations inherent to their technology in spite of their continual improvement for these last years. In collaboration with the Royal Observatory of Belgium within the LYRA (and BOLD) project, the maturity of the semiconductors with wide band gap is shown for specific applications in the space field and high-energy physics. The availability of these new materials makes it possible to exceed existing technologies. These materials present robustness, a radiation hardness and their wide band gap provide insensibility to visible and infrared lights. Indeed, because of their exceptional physical and chemical properties, diamond for example, is one of the ideal candidates from the point of view of fundamental research and technological applications. Furthermore, new nitrides semiconductors with wide band gap (AlN, BN) are now elaborated successfully and present remarkable properties such as diamond.The goal of this work was to design and to fabricate new UV photodetectors based on these materials. This work begins with determination of the transport properties of these semiconductors materials versus temperature by Monte Carlo simulation in order to optimize the performances of the photodetectors by means of a finite elements software based on COMSOL® by taking into account the material type, the geometry of the structure, the technological design, the nature of the electrodes (size, ohmic contacts, Schottky contacts, symmetry…) as well as incidental radiations. A physical-thermal coupling is implemented in some cases to determine the impact of thermal effects in device working behaviour. Various UV detectors are elaborated in clean room and characterized under X-EUV radiation on the one hand and DUV-UV on the other hand. The characteristics (stability, reliability, sensitivity to the radiations UV, dark current…) and the obtained performances are then described for each studied material. This work made it possible to establish several state of the art performances on diamond, AlN and BN and contributed to the development of the first solar EUV radiometer LYRA onboard PROBA2 satellite
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Boudiombo, Jean. "Etude et caractérisation optique linéaire et non-linéaire de films minces de nitrure de bore (BN) par ondes guidées." Metz, 1998. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1998/Boudiombo.Jean.SMZ9828.pdf.
Анотація:
Les semi-conducteurs III-V à large bande d'énergie interdite (gap > 1. 6 ev) sont des matériaux utilisés en optique intégrée (OI) et en microélectronique. Ils permettent une intégration monolithique de différents composants en vue de la réalisation de circuits optoélectroniques complexes. Le nitrure de bore (BN) fait partie de cette classe de matériaux. Il a une bande d'énergie interdite de l'ordre de 5. 8 eV. De plus, il présente une bonne conductivité thermique et une transparence optique sur une large gamme de longueur d'ondes (UV-IR). Utilise comme isolant de grille dans les structures mis pour les transistors à effets de champ, il permet la passivation des surfaces des semi-conducteurs en contact avec l'air. En outre, ce matériau est résistant à la corrosion et présente de bonnes propriétés acoustiques. Les films minces de nitrure de bore (BN) fabriqués par dépôt ionique réactif (RIP) et dépôt chimique en phase vapeur assist2 par plasma micro-onde (PECVD) sur divers substrats, ont été étudiés par ondes guidées. La technique de mesure utilisée a permis de mettre en évidence le caractère anisotrope et inhomogène des couches de h-BN élaborées par RIP. De plus, les indices ordinaire et extraordinaire du BN mesurés à partir des spectres des modes guidés, sont semblables à ceux rapportés dans la littérature pour la structure hexagonale de ce type de matériaux élaborés en couches minces par PECVD. D'autre part, la prise en compte des modes fuyants a permis de caractériser des films de SiOxNy déposés sur des substrats de verre et des couches tampons de SiO2 dans des structures multicouches du type BN/SiO2/Si. Enfin, cette étude se termine par la mesure du coefficient électro-optique reff ≤ pm/V, à l'aide d'électrodes coplanaires. La valeur trouvée est comparable à celle des matériaux comme ZnO ou AIN. L'optimisation des paramètres du réacteur de dépôt PECVD afin de réduire les pertes des guides d'ondes de h-BN, permettrait d'entrevoir une possible utilisation de h-BN dans des dispositifs de modulation.
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Coudurier, Nicolas. "Contribution à l'épitaxie des nitrures d'aluminium et de bore par dépôt chimique en phase vapeur à haute température." Phd thesis, Université de Grenoble, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00994936.
Анотація:
Cette thèse se place dans le contexte des recherches menées sur l'élaboration de support de haute qualité cristalline pour des applications optoélectronique et piézoélectrique. Les nitrures d'aluminium, AlN, et de bore, BN sont deux matériaux présentant des propriétés physiques intéressantes pour leurs utilisations en tant que substrat et partiellement comme couche active dans de telles applications. Les objectifs de cette thèse étaient de continuer les travaux en cours sur l'hétéroépitaxie d'AlN (avec le mélange H2 - NH3 - AlCl3 en phase gazeuse) sur substrat saphir et silicium, et d'explorer la croissance de BN par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) à haute température avec une chimie chlorée (mélange.H2 - NH3 - BCl3 en phase gazeuse). Des études thermodynamiques ont été menées pour évaluer les équilibres ayant lieu entre la phase gazeuse et les matériaux en présence sur une large gamme de température. Ces premiers résultats ont permis d'en déduire des conditions opératoires favorables afin d'éviter toutes réactions parasites qui nuiraient à la croissance des nitrures. Plusieurs études expérimentales ont été effectuées sur les réacteurs du SIMaP. Une étude de l'influence du ratio N/Al dans la phase gazeuse sur la croissance d'AlN a été entreprise. Par la suite les mécanismes de croissance de ces couches sont expliqués afin de comprendre l'effet de ce paramètre. Suite à cela, des dépôts avec plusieurs étapes de croissances à différente température ont permis l'obtention de couches d'AlN peu fissurées, peu contraintes et avec des qualités cristallines satisfaisantes. Concernant le dépôt de BN, des essais ont été menés sur substrats AlN et métalliques (chrome et tungstène). À haute température (1600 °C), le dépôt sur AlN a permis l'obtention de couche turbostratique peu désorientée. La croissance sur substrats métalliques a été effectuée à basse température, ne favorisant pas l'épitaxie de BN sur ces substrats. Enfin, des comparaisons ont été menées entre température de dépôt, vitesse de croissance des couches et sursaturation de la phase gazeuse, permettant la délimitation de domaine de conditions opératoire où l'épitaxie est favorisée.
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Cornu, David-Jacques. "Obtention de fibres, revêtements et matrices de nitrure de bore à partir de nouveaux précurseurs moléculaires." Lyon 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LYO10296.
Анотація:
Des revetements, matrices et fibres de bn ont ete realises par pyrolyse de precurseurs moleculaires. Cette technique consiste en l'elaboration d'un precurseur, sa conversion en polymere qui, apres mise en forme, est ensuite pyrolyse en nitrure de bore. Parmi les precurseurs de bn, les tris(alkylamino)boranes sont particulierement interessants par leur facilite de preparation et leur capacite a former des polymeres preceramiques. La conversion du tris(isopropylamino)borane et celle du tris(methylamino)borane en nitrure de bore sous atmosphere inerte et sous ammoniac ont ete etudiees. Par thermolyse sous argon, b(nhipr)#3 se cyclise pour former un borazine et un produit intermediaire de type diborylamine a ete caracterise. Toutefois dans ces conditions b(nhipr)#3 est trop volatil pour conduire a bn avec un rendement acceptable. B(nhipr)#3 et b(nhch#3)#3 reagissent avec l'ammoniac pour donner, par ammonolyse, des polyborazines facilement transformables en bn de faible teneur en carbone. Le polyborazine obtenu par chauffage sous argon de b(nhch#3)#3 est partiellement decompose par l'ammoniac en un borazine volatil, (nh#2)#3b#3n#3(ch#3)#3. Il ne peut donc pas conduire a bn avec a la fois une faible teneur en carbone et un bon rendement ceramique. Il est facilement filable mais il conduit a la formation de fibres creuses. Ces aminoboranes reagissent avec le b-tri(chloro)borazine pour former des borazines b-aminoboryl substitues qui polymerisent par chauffage, les cycles b#3n#3 se liant par des ponts a trois atomes. Ces polyborazines sont convertis en bn avec un rendement quantitatif. Les revetements et matrices de bn formes a partir d'aminoborylborazine offrent une meilleur protection contre l'oxydation du graphite que ceux prepares a partir de b(nhipr)#3 ; la plus grande teneur en carbone du precurseur favorise alors l'adherence du depot. L'ensemble de ces resultats souligne l'influence de la nature des precurseurs sur les proprietes des formes specifiques de la ceramique bn.
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Dugne, Olivier. "Aspects chimiques, microstructuraux et micromécaniques des matériaux composites SiC-SiC à interphase de nitrure de bore." Bordeaux 1, 1989. http://www.theses.fr/1989BOR10623.
Анотація:
Le comportement mecanique des composites a matrice ceramique (cmc) est pour une large part controle par le couplage fibre-matrice et notamment par les liaisons chimiques qui s'etablissent entre les constituants lors de l'elaboration du materiau. Le controle de ce couplage se fait en interposant entre fibre et matrice une couche mince (<1000 nm) d'un materiau dit d'interphase, a faible rigidite, comme le pyrocarbone ou le nitrure de bore. Le present travail porte sur les interfaces et interphases fibre-matrice dans les composites 2d-sic (ex-pcs)/bn/sic elabores par la procede cvi. Sur la base d'une approche thermodynamique et de caracterisations par xps, tem/eels, aes et sims, il a ete etabli que: (i) l'interphase est constituee de bn turbostratique, quasi-stchiometrique et contenant moins de 5% at. D'oxygene, (ii) l'interphase bn est compatible chimiquement avec fibres et matrice et (iii) une double couche sio#2/c se forme a l'interface fibre/bn par decomposition thermique partielle de la fibre. L'interface bn/sio#2 est le maillon faible de la zone interfaciale, c'est a son niveau que se produit la decohesion fibre/matrice lors de l'interaction avec une fissure nee dans la matrice. Au plan mecanique, il est propose d'utiliser la microscopie acoustique et la microindentation instrumentee pour caracteriser la zone interfaciale. La methode n'a pu etre appliquee a bn mais une illustration est donnee pour des couches minces de sic deposees par cvd
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Saysouk, François. "Élaboration et caractérisation de films polyimide-nitrure de bore nanocomposites pour l'isolation électrique à haute température." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2445/.
Анотація:
La recherche permanente de l'intégration et/ou du fonctionnement dans des régions chaudes des dispositifs électroniques de puissance se traduit par une augmentation du niveau des contraintes électriques et thermiques imposées à tous leurs constituants. Cela concerne en particulier les constituants des modules de puissance et des machines tournantes à haute température. Suite à une étude bibliographique qui a permis d'analyser les différentes structures d'isolations pouvant être adaptées à un fonctionnement à haute température (>200°C), il ressort en particulier un besoin en couches diélectriques minces afin d'isoler les différentes parties des module de puissance et des machines tournantes. Les polyimides, matériaux polymères thermostables, bien qu'ils soient de bons candidats pour ce type d'applications présentent cependant des limites d'un point de vue électrique lorsqu'ils sont utilisés dans cette gamme de températures élevées. L'introduction de nanoparticules inorganiques dans la matrice polyimide, peut être une solution pour renforcer les propriétés diélectriques. La disponibilité de nouvelles nanoparticules permet d'envisager des performances accrues des matériaux jusqu'à 400 °C sous fort champ. Durant cette thèse, de nouveaux nanocomposites polyimide/nitrure de bore (PI/BN) ont été élaborés et leurs propriétés diélectriques ont été étudiées particulièrement dans la gamme 200 °C à 350 °C. En particulier, l'étude de l'influence de la taille des nanoparticules de BN (entre 40 nm et 250 nm) a été étudiée. De nombreuses améliorations ont été apportées au niveau du procédé d'élaboration des nanocomposites PI/BN, notamment pour lutter contre la formation d'agglomérats dans la matrice limitant les performances des propriétés diélectriques sous fort champ électrique. Les améliorations de ces dernières comparées au PI non chargé se traduisent au niveau des pertes diélectriques, des courants de conductions et de la conductivité électrique par une diminution de l'ordre de 2 à 4 décades dans la gamme de températures considérées. De plus, le champ de claquage comparé au polyimide non chargé a été multiplié par deux à 350°C dans le cas d'un des nanocomposites élaborés. Finalement une analyse des différents mécanismes physiques de conduction électrique impliqués dans cette amélioration a été réaliséeThe advanced research for warm regions integration and/or operation in power electronics, results in an increased level of electrical and thermal stresses imposed on all their constituents. This concerns, in particular, the components of the power modules and high temperature rotating machines. In literature a thin dielectric layer for the high temperature (> 200 °C) isolation of different parts in power modules and rotating machines is missing. Polyimides, thermosetting polymer materials, are good candidates for this type of applications; however in this range of temperatures, these are limited from an electrical point of view. The introduction of inorganic nanoparticles in the polyimide matrix can be a solution to enhance its dielectric properties. The availability of new nanoparticles allows the fabrication of increased performance nanocomposites with high electric field and high temperature (up to 400 °C) performances. In this thesis, novel polyimide/boron nitride (PI/BN) nanocomposites have been prepared. Their dielectric properties were studied particularly in the range from 200 °C to 350 °C. Also, the influence of the size of the nanoparticles of BN (between 40 nm and 250 nm) has been studied. It's known that the presence of agglomerates in the nanocomposites limits the dielectric properties under high electric field; many improvements have been made in this direction to ameliorate the fabrication process. Dielectric losses, conduction currents and electrical conductivity improvements have been obtained in the nanocomposites compared to the neat matrix: a 2 to 4 decades reduction has been measured in the considered temperature range. Furthermore, the breakdown field resulted doubled at 350 °C for nanocomposites. Finally an analysis of the various physical mechanisms involved in the electrical conduction improvement was realised
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Tailpied, Laure. "Synthèse par CVD de films de nitrure de bore aux propriétés optimisées pour dispositifs en optoélectronique." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2023SORUS125.pdf.
Анотація:
Dans la famille des matériaux bidimensionnels (2D), le nitrure de bore a été identifié comme un matériau stratégique. Ce semi-conducteur à grand gap (> 6eV), atomiquement plan, résistant chimiquement et thermiquement, peut jouer plusieurs rôles dans les hétérostructures de matériaux 2D : substrat de graphène pour préserver la mobilité exceptionnelle de ses porteurs de charge ou couche encapsulante pour protéger d’autres matériaux 2D sensibles à leur environnement ou exalter leurs propriétés. Des démonstrateurs de principe ont été réalisés avec des monocristaux de BN. Les dimensions latérales et l’homogénéité en épaisseur du BN sont limitées par la dimension initiale millimétriques des cristaux et leur mise en œuvre par exfoliation mécanique. Cette technique est donc difficilement industrialisable. Il est nécessaire de développer des synthèses de films de BN de dimensions, structure et qualité contrôlées pour permettre une montée en échelle. Dans cette thèse en partenariat avec la PME Annealsys, nous avons choisi de développer la synthèse de films de BN sur nickel par dépôt chimique en phase vapeur à basse pression (LPCVD). Dans un premier temps, nous avons transposé sur le bâti de l’équipementier Annealsys le procédé de synthèse de BN sur des substrats de nickel polycristallin à partir de borazine déjà maitrisé par l'équipe. Nous avons confirmé que la morphologie et la qualité du BN dépend de l'orientation cristallographique du nickel sous-jacent et que l’orientation (111) du nickel est la plus favorable pour la synthèse de film continu de BN. Nous avons donc ensuite travaillé avec des substrats monocristallins de Ni(111) /YSZ/Si(111). Nous avons porté une attention particulière à la préparation de ces substrats spécifiques et développé un traitement de stabilisation in-situ dans le bâti de dépôt, compatible avec un procédé industriel. La structure et la qualité des films de BN synthétisés, i.e. épaisseur, rugosité, séquence d’empilement, cristallinité et taille de domaines, ont été caractérisées de l’échelle atomique à l’échelle millimétrique par un panel de techniques de microscopies et spectroscopies (AFM, MEB, Raman, MET…). Nous avons mis en place une méthodologie de caractérisation statistique à l’échelle centimétrique, indispensable à la vérification de l’homogénéité des films de BN, prérequis pour la fabrication de dispositifs performants. Nous avons fait varier des paramètres de synthèse clés tels que la quantité de gaz précurseur ou l’épaisseur du substrat de nickel et étudié leur impact sur les films de BN. Les résultats sont discutés d’un point de vue mécanisme de croissanceIn the family of two-dimensional (2D) materials, boron nitride has been identified as a key material. This large GAP semiconductor (>6 eV), atomically flat, chemically and thermally inert, can play several roles in the 2D materials heterostructures: graphene substrate to preserve the exceptional mobility of its charge carriers or encapsulating layer to protect other 2D materials sensitive to their environment or to enhance their properties. Demonstrations of principle have been made with BN single crystals. The lateral dimensions and thickness homogeneity of the BN layers are limited by the initial millimetric size of the crystals, and their processing by mechanical exfoliation. This technique is therefore difficult to industrialize. The development of BN films with controlled size, structure and quality is needed to allow a scale up. In this thesis in partnership with the Annealsys society, we chose to develop the synthesis of BN films on nickel by low pressure chemical vapour deposition (LPCVD). First, we transposed the BN synthesis process on polycrystalline nickel substrates from borazine already mastered by the team to the set-up of the equipment manufacturer Annealsys. We confirmed that the morphology and quality of the BN depend on the crystallographic orientation of the underlying nickel, and that the (111) orientation of the nickel is the most favourable for the synthesis of continuous BN films. We then work with single crystalline Ni(111)/YSZ/Si(111) substrates. We paid particular attention to the preparation of these specific substrates and developed an in-situ stabilisation treatment in the deposition chamber, compatible with an industrial process. The structure and quality of the synthetized BN films, i. e. thickness, roughness, stacking sequence, crystallinity and domain size, were characterized from the atomic scale to the millimetre scale by various of microscopy and spectroscopy techniques (AFM, SEM, Raman, TEM…). We set up a methodology for statistical characterisation at the centimetre scale, which is essential for checking the homogeneity of the BN films, a prerequisite for the manufacture of high-performance devices. We varied the synthesis key parameters, such the amount of precursor or the thickness of the nickel substrate, and studied their impact on the BN films. The results are discussed from a growth mechanism perspective
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Schue, Léonard. "Propriétés optiques et structurales du nitrure de bore en hybridation sp² : des cristaux massifs aux feuillets atomiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV012/document.
Анотація:
Le nitrure de bore hexagonal (hBN) est un semi-conducteur à grand gap (>6 eV) appartenant à la nouvelle famille des cristaux 2D. Ses propriétés isolantes et sa structure cristalline font de lui un matériau stratégique dans la réalisation d’hétérostructures 2D à base de graphène. L’objectif de cette thèse a été d’étudier les propriétés optiques et structurales des feuillets de hBN.Après une description des méthodes expérimentales, les propriétés du matériau massif - loin des interfaces - sont étudiées sur le cristal de référence synthétisé par croissance haute-pression haute-température au Japon. L’étude en microscopie électronique à transmission a permis d’identifier l’empilement AA’, caractéristique du hBN. Les 3 principales régions d’émission de luminescence du hBN sont identifiées et analysées dans le détail : excitons libres, excitons piégés et défauts profonds. L’efficacité radiative excitonique a été analysée sur des cristaux issus de différentes voies de synthèse mettant en évidence des qualités dispersées. L’origine des processus de luminescence est discutée en regard des différentes interprétations actuelles, théoriques et expérimentales.Le cœur de la thèse porte sur les propriétés des cristaux 2D de faibles épaisseurs obtenus par clivage mécanique, ceci jusqu’à la monocouche atomique. Les expériences réalisées en spectroscopie Raman basse fréquence, en spectroscopie de pertes d’énergie et en cathodoluminescence ont mis en évidence une série d’effets de basse dimensionnalité sur les propriétés vibrationnelles, diélectriques et excitoniques du hBN. L’étude des défauts introduits lors de l’étape d’exfoliation et leur impact sur les émissions de luminescence ont permis d’isoler les propriétés intrinsèques des cristaux 2D de hBN. Les premiers résultats obtenus sur des feuillets suspendus dans le vide sont présentés et les effets de déformation élastique et plastique sur la luminescence de hBN discutés.La dernière partie de cette thèse porte sur des cristaux de nitrure de bore rhomboédrique (rBN) où les feuillets atomiques forment un empilement ABC. Ces cristaux ont permis d’aborder l’effet de l’empilement des plans atomiques sur la luminescence du BN en hybridation sp²Hexagonal boron nitride (hBN) is a wide bandgap semi-conductor (>6 eV) which belongs to the 2D crystals family. Its structure and insulating properties make him as a strategic component towards the conception of graphene-based 2D heterostructures. This thesis focuses on the structural and optical properties of hBN layers.After a brief description of experimental methods, bulk material properties have been investigated on the reference HPHT-grown crystal fabricated in Japan. The characteristic stacking AA’ sequence of the hexagonal BN phase has been identified by transmission electron microscopy. Characteristics features of the 3 main luminescence regions have been identified and analyzed into details: free excitons, bound excitons and deep defects. The radiative efficiency of excitons recombinations in hBN has been studied on crystals obtained through various synthesis routes. The origin of hBN luminescence processes is discussed on the basis of current theoretical and experimental interpretations.The main part of the thesis is dedicated to the study of nanometer-thick hBN crystals obtained by mechanical cleavage, down to the monolayer. Experiments carried out by low-frequency Raman spectroscopy, energy loss spectroscopy and cathodoluminescence demonstrated a series of low-dimensionality effects on the vibrational, dielectric and excitonic properties of hBN. Defects introduced during the exfoliation step have been studied, their impact on luminescence emissions allowed us to isolate the intrinsic properties of 2D hBN flakes. Preliminary results obtained on hBN layers suspended in vacuum are presented and the effects of elastic and plastic deformation on BN luminescence are discussed.The last part of the work focuses on rhombohedral boron nitride (rBN) crystals where the BN stacking sequence follows the ABC type. Studying these crystals made possible the investigation of the influence of the stacking sequence on sp² BN luminescence
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Bechelany, Mikhael. "Nouveau procédé de croissance de nanofils à base de SiC et de nanotubes de BN : étude des propriétés physiques d’un nanofil individuel à base de SiC." Lyon 1, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/13/94/30/PDF/These_Bechelany.pdf.
Анотація:
Les nanofils (NFs) à base de SiC et les nanotubes (NTs) de BN ont fait l’objet de ce travail de thèse. Un nouveau procédé de synthèse de NFs SiC a été mis au point. Il est basé sur la pyrolyse à 1400°C de précurseurs de silicium et de carbone à la surface d’un support de condensation en graphite. Les avantages de ce procédé sont le faible coût des NFs SiC produits, l’absence d’étape de purification post-synthèse et la possibilité de générer in situ un revêtement à la surface des nanofils de nature chimique (silice ou carbone) et d’épaisseur modulable. Des modifications chimiques et structurales de ces NFs ont permis de synthétiser des nanostructures 1D multifonctionnelles, notamment à base de BN et ZnO. Ce procédé a été étendu avec succès à la fabrication de NTs BN. Ces derniers ont également été préparés par voie template à partir du borazine, H3B3N3H3, un précurseur moléculaire de BN. Une avancée vers les applications a été réalisée avec la localisation de la croissance des NFs SiC sur substrat Si ou SiC et l’incorporation des NFs en matrice inorganique. Les propriétés physiques d’un NF SiC individuel ont été étudiées par Spectroscopie Raman et par émission de champThis study is focused on SiC nanowires (NWs) and BN Nanotubes (NTs). A new process, based on the high-temperature (1400°C) reaction of carbon precursors with silicon precursors on the surface a graphite plate, was found to yield mass-production of SiC NWs. The main advantages of this process are the low-cost of the ensuing NWs, no requirement of any purification step, and the possibility to generate in situ a coating on the NWs surface with tunable chemical composition (silica or carbon) and tunable thickness. Chemical and Structural modifications of these SiC NWs have been performed and yielded multifunctional 1D nanostructures, incorporating for instance BN and ZnO. The process was successfully extended to the synthesis of BN NTs. The latter have also been prepared by template route associated with the polymer-derived ceramics approach. Borazine, H3B3N3H3, was used as molecular precursor. Advances towards applications were performed with the localization of SiC NWs onto Si or SiC substrates, and the successful incorporation of SiC NWs into inorganic matrices. Physical properties of an individual SiC NW was studied by Raman Spectroscopy and Field Emission
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Baehr, Olivier. "Elaboration par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) de films minces de nitrure de bore (BN) sur phosphure d'indium (InP)." Metz, 1997. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1997/Baehr.Olivier.SMZ9737.pdf.
Анотація:
Le nitrure de bore (BN) est un matériau chimiquement et thermiquement stable qui possède d'excellentes propriétés isolantes. Ce travail de thèse concerne l'étude de ce matériau en tant qu'isolant de grille sur du phosphure d'indium (InP), pour la réalisation de transistors à effet de champ métal-isolant-semiconducteur (misfet). Le caractère fragile de la surface de l'InP impose l'utilisation d'un procédé de dépôt basse température, afin de réduire les défauts de surface et préserver ainsi les caractéristiques électriques des capacités mis. Nous avons réalisé des dépôts de BN à la fois par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma radio-fréquence (PECVD-rf) et par PECVD-microonde. Les films obtenus ont été caractérisés par diverses techniques, spectroscopie ir, uv-visible, xps, ellipsometrie, diffraction rx. Les propriétés électriques ont été déterminées par des mesures capacité-tension, courant-tension et par spectroscopie transitoire de niveaux profonds (dlts). Les films déposés sont constitués majoritairement de bore et d'azote dans une configuration hexagonale, avec néanmoins une certaine concentration en carbone. L'indice de réfraction et la bande interdite optique ont été évalués respectivement entre 1,50-1,77 et 3,7-5,9 ev, selon le procédé pecvd utilisé. La qualité des couches déposées est similaire aux résultats reportés dans la littérature, ce qui justifie l'utilisation de ce type de procédé pour la croissance de films de BN. La comparaison des caractéristiques électriques des structures MIS Au/BN/InP réalisées dans le présent travail avec celles présentées dans la littérature concernant l'emploi sur InP d'isolants plus classiques (SiO2, Si3N4. . . ), montre que nos structures MIS ne présentent pas une amélioration notable des propriétés électriques. A l'heure actuelle, il semble en effet que la réduction significative de la densité d'états d'interface sur InP, et donc la production industrielle de transistors misfet-InP, soient compromisesIn the present work, Boron Nitride (BN) thin films, which are known as being electrically insulating, chemically and thermally stable, have been proposed as gate insulator on Indium Phosphide (InP) for the realisation of metal-insulator-semiconductor field affect transistor (misfet). The important requirement for the deposition process on InP, is the use of a low substrate temperature in order to reduce surface damage and therefore to maintain good electrical metal-insulator-semiconductor (mis) characteristics. In this way, we have developed both radio-frequency plasma enhanced chemical vapor deposition (RF-PECVD) and microwave-PECVD. The films were characterized by several techniques, infrared and ultraviolet-visible spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, ellipsometry, X-ray diffraction. The electrical properties of the Au/BN/InP MIS structures have been evaluated by capacitance-voltage, current-voltage measurements and deep level transients spectroscopy (DLTS). The deposited layers were identified as being essentially hexagonal-Bn, with a certain amount of carbon, resulting from the boron precursor. The optical index and the optical band gap have been evaluated in the 1. 50-1. 77 and 3. 7-5. 9 eV ranges respectively, according to the PECVD technique. The BN films deposited by both RF and microwave PECVD techniques, are consistent with the results reported in the literature. These considerations show that the PECVD processes are well adapted for the growth of BN thin films. The elctrical Au/BN/InP MIS characteristics have not been improved significantly, the results being vey similar to those obtained in the literature, with more classical materials (SiO2, Si3N4. . . ) as gate insulator on InP. To date, the eeffective reduction of the interface state density on InP and consequently the industrial InP-MISFET production, seem to be compromised in a general way
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Bechelany, Mikhael Miele Philippe Cornu David-Jacques. "Nouveau procédé de croissance de nanofils à base de SiC et de nanotubes de BN étude des propriétés physiques d'un nanofil individuel à base de SiC /." [s.l.] : [s.n.], 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/13/94/30/PDF/These_Bechelany.pdf.
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Michau, Dominique. "Étude de l'influence du substrat sur la formation de films de diamant : application au développement de couches minces de nitrure de bore cubique." Bordeaux 1, 1995. http://www.theses.fr/1995BOR10693.
Анотація:
En utilisant une démarche de type "Chimie du Solide", le rôle des principaux facteurs caractérisant la surface du substrat (composition chimique, structure et liaisons chimiques) sur la germination de cristallites de diamant, ainsi que leur morphologie, a ete mis en évidence. La densité de nucléation et le rapport Csp2/Csp3 ont pu notamment etre corrélés a la diffusion du carbone dans le substrat. Afin de contrôler celle-ci, des couches superficielles de composes covalents tels que les nitrures et les borures ont été utilisées. Elles ont permis d'atteindre des densités très importantes de nucléi de diamant pour des temps de dépôt relativement courts. L'ensemble des résultats concernant le dépôt par hétéroépitaxie du diamant a permis de proposer une méthodologie au niveau du choix du substrat et des espèces réactives pour l'obtention de couches minces de nitrure de bore cubique.
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Vérinaud, François. "Contribution à l'étude de revêtements céramiques obtenus par dépot ionique." Limoges, 1993. http://www.theses.fr/1993LIMO0240.
Анотація:
L'application des depots ioniques a la realisation de revetements ceramiques (si#3n#4 et bn) fait l'objet de ce travail. La correlation entre les parametres de depot (pression de gaz reactif, puissance rf, vitesse de croissance) et les proprietes des couches permet d'avancer dans la comprehension des mecanismes de croissance de ces couches. Les couches de nitrure de silicium sont sous-stchiometriques en azote et amorphes aux rx. La densite des revetements depend fortement des conditions de depot; il faut controler la pulverisation du depot en croissance. On peut obtenir des couches presentant a la fois de bonnes proprietes electriques, optiques (10#8. M, transparentes dans le visible, indice de refraction: 1,9) et de bonnes proprietes mecaniques (sur inox charge critique mesuree au scratch test: 7 n; microdurete: 18 gpa; coefficient de frottement assez bas: 0,4; usure faible avec le test bille sur plan). En ce qui concerne les couches de nitrure de bore, nous avons pu mettre en evidence que la structure, la composition, les proprietes mecaniques, electriques, electriques et optiques dependent fortement des conditions de depot en particulier du rapport atomique n/b. Toutes les couches sont amorphes, mais quand le rapport n/b<0,5 nous mettons en evidence des microcristaux de bn. Nous avons un melange des phases h-bn c-bn et du bore en exces. Ces revetements ont une durete tres elevees (>30 gpa) et un coefficient de frottement assez bas. Toutefois, la resistance a l'usure est faible. Ceci est probablement du a une adherence couche-substrat insuffisante resultant de contraintes elevees et d'une mauvaise accomodation depot-substrat. Les couches stchiometriques ont une structure hexagonale turbostratique, les proprietes mecaniques de ces films sont nettement moins bonnes
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Toury-Pierre, Bérangère. "Elaboration de polymères précurseurs de nitrure de bore de fonctionnalité contrôlée : application à la réalisation de fibres." Lyon 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LYO10271.
Анотація:
Des fibres de nitrure de bore possédant des propriétés mécaniques élevées ont été obtenues par pyrolyse de polymères précéramiques. Cette technique consiste à élaborer un précurseur moléculaire, qui est polycondensé avant d'être extrudé puis converti en céramique. La structure du polymère dérivé influençant directement les paramètres d'élaboration des fibres, ce travail de thèse a été axé sur la préparation de nouveaux précurseurs de fonctionnalité contrôlée, leur transformation en polymère et leur filage. La polycondensation d'aminoborazines asymétriques (NR2)x(NR'H)(3-x)B3N3H3(R,R'=alkyl) conduit à des polymères constitués de cycles boraziniques B3N3 reliés majoritairement par des liaisons directes. Une famille de composés possédant différentes types de subsistants amino a été préparée. L'influence du nombre de groupement -Nr2 du monomère sur les propriétés de fiabilité des polymères et sur les caractéristiques des fibres obtenues a été étudiée. L'optimisation des conditions de polycondension du (NMe2)(NMeH)2B3N3H3 a permis de définir les caractéristiques d'un polymères possédant une bonne aptitude au filage. L'étude des conditions de filage et céramisation de ce polymère a ensuite permis d'obtenir des fibres de BN de hautes performances. La polycondensation sous certaines conditions d'un second type de composé BwNxHyCz conduit à des polymères possédant une structure originale qui leur procure des propriétés rhéologiques facilitant leur mise en forme. La conversion des fils polymériques en céramique conduit à des fibres de caractéristiques mécaniques satisfaisantes. Enfin, les propriétés mécaniques des fibres élaborées à partir des différents précurseurs ont été corrélées à leurs caractéristiques structurales déterminées notamment par diffraction de rayons X, diffusion RAMAN, microscopies photonique et électronique en transmission.
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Lacrambe, Gérard. "Fabrication et graphitation du nitrure de bore obtenu par dépôt chimique en phase vapeur à basse température." Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10513.
Анотація:
Elaboration d'un appareillage pour le depot chimique a partir de bcl::(3) et nh::(3). La masse des depots augmente rapidement avec la temperature de depot. Les depots de nitrure de bore absorbent une quantite importante d'o::(2). A 1700**(o)c, on obtient pratiquement le cristal hexagonal