Дисертації з теми "Plasma radiofréquence"
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Mohamed, Salem Ould Mohamed. "Etude fondamentale et adaptation à la pulvérisation cathodique d'un réacteur à plasma radiofréquence." Pau, 1997. http://www.theses.fr/1997PAUU3020.
Анотація:
L'utilisation des decharges radiofrequences est tres repandue dans l'industrie. L'optimisation des reacteurs a plasma consiste a ameliorer le transfert d'energie du generateur au plasma lui meme. L'amelioration du rendement energetique a ete obtenue a l'aide d'un choix judicieux de la geometrie des electrodes et du systeme d'adaptation d'impedance. L'etude experimentale de la puissance effective transmise au plasma, montre que l'adaptateur en l assure le meilleur transfert d'energie en particulier pour les pressions inferieures a 100 mtorr. Une nouvelle approche experimentale est proposee afin d'etudier la dependance entre la geometrie du reacteur et la distribution de potentiel de la decharge (loi des aires). Les resultats obtenus sont compares aux previsions de modeles theoriques representatifs. Le controle du plasma est effectue a la fois par sonde electrostatique et par spectroscopie d'emission. Une sonde et son circuit de compensation ont ete realises dans le but de determiner les differents parametres du plasma (densites des particules, temperature electronique et energie des ions bombardant la surface du substrat). Un diagnostic optique base sur les intensites d'emission a permis d'etudier la distribution axiale de l'energie des electrons, le controle de la stabilite et l'influence du pourcentage d'azote sur l'efficacite du processus de pulverisation. Le reacteur est utilise dans des conditions de depot par pulverisation cathodique d'une cible d'aluminium sous atmosphere argon ou argon-azote. Les vitesses de depot obtenues sont en bon accord avec les resultats anterieurs. L'augmentation du pourcentage d'azote a ete correlee avec la decroissance de la vitesse de depot. Enfin, l'analyse de composition des films obtenus a ete realisee par spectroscopie xps.
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Marques, Luís Silvino Alves. "Modélisation et caractérisation de décharges radiofréquence à couplage capacitif dans l'hydrogène." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA11A002.
Анотація:
Le travail presente traite de la modelisation et de la caracterisation de decharges radiofrequence (rf dans l'hydrogene. Le reacteur utilise possede une symetrie cylindrique et ses deux electrodes, paralleles, permettent un couplage capacitif au plasma. Dans un premier temps, un modele bi-dimensionnel elabore (qui decrit la dynamique des electrons et des ions h+, h2+, h3+ et h- dans le reacteur) y est couple de faÇon auto-coherente a un modele collisionnel-radiatif homogene (qui inclut une description complete de la cinetique vibrationnelle et atomique de l'hydrogene). L'etude de la decharge y est menee sur une gamme etendue de frequences d'excitation, de pressions du gaz et de tensions rf appliquees. Un bon accord est observe entre les previsions du modele et les mesures experimentales du potentiel plasma et de la puissance electrique couplee au plasma. En ce qui concerne les valeurs de densite electronique et de tension d'auto-polarisation, l’accord n'est que qualitatif - les valeurs calculees par le modele etant sous-estimees par rapport aux resultats experimentaux. Cet ecart ne peut cependant pas s'expliquer completement par le choix du schema cinetique mais plus vraisemblablement par celui de la description homogene adoptee pour le transport des neutres. Dans un deuxieme temps, afin de clarifier cet aspect, un modele hydrodynamique, exploitant les equations de navier stokes, y est developpe pour le gaz et couple a un module de transport reactif de masse multi-composants. Ce modele innovateur devant pouvoir etre utiliseThis work presents the modelling and the characterization of capacitively-coupled radio- frequency discharges in hydrogen, produced within a cylindrical parallel-plate reactor. The discharge characterization covered a wide range of excitation frequencies (13,56-80. 0 mhz). Gas pressures (0. 2 - 6 torr) and applied rf voltages (50-800 v), and used a state of art two-dimensional fluid model (to describe the dynamics of electrons, positive ions h+, h2+, h3+ and negative ion h- in the reactor), self-consistently coupled to a homogeneous collisional-radiative model for hydrogen (including a very complete kinetic scheme involving vibrationally excited molecular species and electronically excited atomic species). There is a good agreement between calculated results and experimental measurements for the coupled electrical power and the plasma potential. However, model predictions for the electron density and the self-bias voltage show only a qualitative agreement with experiment, with calculated values understimated with respect to measurements. This qualitative disagreement is only slightly dependent of the kinetic scheme adopted, and probably is a direct consequence of the homogenous model describing the transport of neutral species. To clarify this, a two-dimensional hydrodynamic gas model is developed based on the navier-stokes equation system plus a multicomponent reactive mass transport module. This innovative model is the key part of a powerful predictive tool, to be used in the optimisation of plasma reactors for material processing
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Zahri, Abdellatif. "Développement du modèle PIC-MCC 2D : application aux décharges radiofréquence." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1344/.
Анотація:
La méthode particle-In-Cell combinée avec la technique Monte-Carlo est une méthode bien établie pour la modélisation des plasmas, et elle est très utilisée pour simuler les réacteurs de faible pression pour les décharges radiofréquences (RF). Cette technique est une méthode simple et efficace permettant de résoudre une large variété de problèmes complexes impliquant un grand nombre de particules en mouvement sous l'action des forces engendrées par elles-mêmes ainsi que les forces externes appliquées. Le but de notre modèle est de comprendre et de caractériser le comportement du plasma à basse pression pour une géométrie à deux dimensions. Nous voulons comprendre ce qui se passe dans la gaine et en particulier le comportement des ions. Dans ce travail, nous décrivons les modèles PIC-MCC et leurs techniques indispensables à la construction de tels modèles. Nous avons choisi cette technique par sa qualité de description de la physique du plasma. En effet, cette technique fournit plus de précisions et sans aucune hypothèse sur la fonction de distribution des électrons ou des ions, ce qui est loin d'être le cas pour les autres modèles notamment les modèles fluides. Nous montrons certaines fonctions de distribution (densité et énergie des particules chargées, EEDF,. . . ), les caractéristiques électriques de la décharge seront étudiées. Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet européen EMDPA: New Elemental and Molecular Depth Analysis of advanced materials by modulated radio frequency glow discharge time of flight mass spectrometry. Ce projet est financé par la commission européenne via le programme de recherche pour le développement technologiqueThe particle-in-cell method combined with the Monte Carlo techniques is a well established method for plasma modelling, and is widely used to simulate low pressure radiofrequency discharges. This technique is a simple and effective method for solving a wide variety of complex problems involving a large number of particles moving under the action of internal forces and external forces (electromagnetic fields. . . ) The purpose of our model is to understand and characterize the behaviour of low pressure plasmas in a two-dimensional geometry. We want to understand what is happening in the sheath and in particular the behaviour of the ions. In this work, we describe the PIC-MCC models and techniques needed to build such models. We chose this technique by its ability to describe correctly the plasma physics at low pressure. Indeed, this technique provides more details without any assumption on the distribution function of electrons or ions, which is far from being the case for other models including fluid models. We show some distribution functions (density and energy of charged particles, EEDF) ; the electrical characteristics of the discharge are presented. This work is part of the European project EMDPA : New Elemental and Molecular Depth Analysis of advanced materials by modulated radio frequency glow discharge time of flight mass spectrometry. This project is funded by the European Commission through the research program for technological development
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Glad, Xavier. "Synthèse et étude de la formation de pyramides et cônes de graphite par gravure en plasma radiofréquence argon/hydrogène." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0127/document.
Анотація:
Le carbone présente de nombreuses formes allotropiques, dont le graphite, qui possède une large variété de formes géométriques d'intérêt pour l'industrie. Ce travail de thèse a permis la synthèse d'une nouvelle de ces formes: les pyramides hexagonales. Ces cristaux submicroniques sont créés à partir de substrats de graphite par gravure en plasma radiofréquence (rf) Ar/H2 basse pression. Pour comprendre la formation de ces nouveaux cristaux, la caractérisation des plasmas a été effectuée par sondes de Langmuir et absorption résonante laser afin de vérifier la température de surface et d'estimer les flux et énergies des ions. L'évolution temporelle de la gravure a été directement observée en microscopie électronique à balayage (MEB). La gravure chimique (Ar/H2) a formé des cônes de graphite à hélices dont les paramètres cristallins et une amorphisation de surface, due à l'hydrogène, ont été révélés par microscopie électronique en transmission (MET). La vitesse de gravure et l'état de surface montrent, en fonction du mélange, une zone de transition caractérisée par l'absence de structures. La gravure physique (Ar pur) conduit à la création des pyramides hexagonales de graphite. Un modèle de formation de ces cristaux a pu être proposé grâce à une bonne connaissance des différentes conditions plasma et des études poussées de microscopies électroniques sur plusieurs types de substrats. Les analyses MET haute résolution ont montré des boucles fermant les plans de bord du cristal et liées à sa formation. Nous avons également maîtrisé l'état de surface des substrats de graphite hautement orienté (HOPG) en créant une densité homogène de pyramides dont la taille peut être contrôléeCarbon occurs as many different allotropic forms. One in particular, graphite, exhibits a remarkable variety of geometrical configurations largely used in industrial applications. This work permitted the synthesis of a novel crystalline form: the hexagonal-pyramidal graphite hillocks. These submicronic structures are created from graphite substrates by low pressure Ar/H2 radiofrequency (rf) plasma etching. In order to understand the formation of these new crystals, plasma characterization has been carried out by Langmuir probes and laser absorption spectroscopy to check the surface temperature and estimate the ion fluxes and energies. Etching kinetics has been directly observed by scanning electron microscopy (SEM). Chemical etching processes in pure hydrogen resulted in the creation of helical graphite cones whose crystal parameters and surface amorphisation have been revealed by transmission electron microscopy (TEM). The etching rate and surface topography as function of the gas mixture show a transition where no structures are created. The physical etching in pure argon creates hexagonal-pyramidal graphite hillocks. A formation model of these crystals has been proposed owing to a good knowledge of the different plasma conditions and thorough electron microscopy studies on two kinds of substrates. High resolution MET analyses showed graphene loops closing the edges planes along the crystal facets and related to the structure’s formation. We also showed the texturing of the surface of highly ordered graphite (HOPG) by creating a high and homogeneous density of crystals whose size may be controlled
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Bouanis, Fatima Zahra. "Amélioration des propriétés anticorrosion d’un acier au carbone par nitruration par plasma froid radiofréquence." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10183.
Анотація:
Ce travail porte sur l’étude de la résistance à la corrosion en milieu acide (HCl 1M) et des propriétés mécaniques de l’acier au carbone (XC38) par nitruration par plasma froid radiofréquence (13,56MHz). La grande originalité de ce travail consiste en la mise en œuvre d’un procédé de nitruration par plasma froid radiofréquence d’azote ou azote/hydrogène sans chauffer le substrat. Cette étude a permis de montrer que le rôle de l’hydrogène dans le plasma, consiste non seulement à réduire la couche d’oxyde présente à la surface du matériau, mais surtout à accélérer la cinétique d’enrichissement d’azote en surface. La caractérisation de la surface par microsonde castaing (EPMA) et spectroscopie des photoélectrons X (XPS) montrent que le traitement plasma conduit à la formation d’une couche nitrurée de l’ordre de quelque dizaine de microns pour un temps de traitement de 8 h. Les propriétés mécaniques, notamment la microdureté Vickers de la surface de l’acier traité augmente en fonction du temps de nitruration, elle passe de 247 Hv0.005 pour le substrat non traité à plus de1057 Hv0.005 pour l’échantillon nitruré pendant 8h. L’amélioration des propriétés anticorrosion a été mise en évidence par un couplage de mesures pondérales et de techniques électrochimiques telles que les courbes de polarisation et la spectroscopie d’impédance électrochimique en milieu HCl 1M. Pour des conditions optimales de traitement, l’efficacité inhibitrice des couches nitrurées dépasse 95% pour un temps de traitement de 8h et persiste pour des temps d’immersion supérieurs à 72 en milieu agressif (HCl 1M)The aim of this work concerns the study of the improvement of the corrosion resistance in acidic medium (1M HCl) and mechanical properties of carbon steel (XC38) using a radiofrequency cold plasma nitriding process. The originality of this work consists in nitriding substrates using nitrogen cold plasma, where the process temperature is roughly ambient temperature and without heating the substrate. The nitriding was carried using nitrogen and nitrogen/ hydrogen plasma gas mixtures. The hydrogen role in the plasma consists not only in reducing the iron oxide layer on the substrate, but also accelerates the nitrogen diffusion in the substrate. Surface characterizations performed by means of the Electron Probe Microanalysis (EPMA) and X-ray Photoelectron spectroscopy (XPS) indicate that the treatment plasma induces the formation of a layer where the nitrided thickness is higher than ten microns for long treatment times (8h). The mechanical properties were studied by Vickers microhardness. The surface microhardness of the nitrided steel increases as the plasma processing time increases to reach a maximum of 1057Hv0.005 for the nitrided sample that was treated during 8h, when compared to sample untreated (247Hv0.005). The improvement of the corrosion resistance properties were investigated by gravimetric and electrochemical techniques such as potentiodynamic polarisation curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in 1M HCl medium. For the optimal conditions of treatment, the inhibition efficiency obtained is more than 95 % for 8h of treatment and remains constant for immersion times higher than 72h in aggressive medium (HCl 1M)
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Goujon, Marjorie. "Modélisation et caractérisation expérimentale d'un procédé de dépôt de couches minces d'oxyde de silicium en plasma radiofréquence O2/HMDSO à basse pression." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2004_GOUJON_M.pdf.
Анотація:
Les travaux présentés dans ce mémoire concernent l'étude d'un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par un plasma froid radiofréquence (RF) dans un mélange oxygène-hexaméthyldisiloxane (HMDSO) à basse pression, destiné à l'élaboration de couches minces d'oxyde de silicium sur des substrats métalliques. Un modèle fluide est tout d'abord développé pour décrire le comportement de la décharge au cours d'une période RF, et en particulier l'évolution du champ électrique et des densités des espèces chargées. Grâce à ce modèle, l'importance relative du bombardement ionique des électrodes et du phénomène de "wave-riding" pour la production d'électrons est mise en évidence et permet de définir des conditions de fonctionnement qui tendent à minimiser le bombardement des électrodes. Dans une seconde partie, la mise en œuvre de moyens de caractérisation tels que la spectroscopie d'émission optique et la spectroscopie d'absorption infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) permet d'estimer le taux de dissociation du monomère organosilicié et d'obtenir des renseignements sur les mécanismes de dissociation du précurseur organique. Des analyses FTIR des films déposés sont couplées aux analyses de la phase gazeuse et permettent d'établir des corrélations entre la nature des films déposés et la composition chimique du plasma. Ces résultats sont complétés par l'établissement d'un modèle décrivant la cinétique chimique des neutres du plasma 02/HMDSO, à partir duquel l'évolution, dans l'espace interélectrodes, de la concentration de différentes espèces moléculaires est calculée, afin de prédire l'enrichissement en carbone des films déposésThe presented works deal with the investigation of a low pressure oxygen-hexamethyldisiloxane radio- frequency plasma assisting a chemical vapour deposition process used to deposit silicon oxide thin films onto metallic substrates. The first step consists in developing a fluid model to describe the plasma behaviour over a RF period. A particular attention is pa id to the time variation of the electric field and the charged particle densities. Moreover, the relative influence of the electrode ion bombardment and the wave-riding process on the secondary electron creation is pointed out and helps determine working conditions where ion impingement on the electrodes is reduced. Ln a second step, the plasma is studied by means of optical emission spectroscopy and Fourier transform infra-red absorption spectroscopy (FTIR). From the experimental results, the dissociatio~ rate of the organo-silicon monomer is estimated and valuable insights into the dissociation mechanisms of the organic precursor are obtained. FTIR analyses of the deposited films are carried out and coupled with the gas phase characterization, providing correlations between the film and the plasma compositions. These results are completed by a kinetic modelling of the neutral species in the 02/HMDSO plasma. This numerical simulation corn putes the variation of the main species density over the inter-electrode space and especially in the close vicinity of the substrate, allowing prediction of the carbon incorporation in the films
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Bousquet, Angélique. "Dépôt de couches minces par plasma pulsé radiofréquence et basse pression en mélange hexaméthyldisiloxane / oxygène." Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2084.
Анотація:
L'objectif de cette thèse est d'étudier le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), à basse pression (3mTorr) et basse température (< 100°C), en plasma pulsé (10Hz-1kHz) d'hexaméthyldisiloxane (HMDSO)/ oxygène dans un réacteur hélicon radiofréquence. La cinétique des espèces chargées et de certaines espèces neutres actives est déterminée à partir de mesures résolues en temps par sonde de Langmuir et spectroscopie d'émission optique. La caractérisation des dépôts par ellipsométrie, absorption infraouge et gravimétrie montre que des films inorganiques (SiO2) ou organiques (SiOxCyHz) peuvent être obtenus avec un même mélange de gaz suivant les paramètres de pulse. La structure et la vitesse de dépôt sont liées au temps de création et de perte des atomes d'oxygène. La réduction du bombardement ionique lors du dépôt en plasma pulsé permet de réduire les contraintes en compression et d'améliorer les propriétés électriques des films de SiO2This work concerns the Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) of thin films, at low pressure (3mTorr) and low temperature (<100°C), in Hexamethyldisiloxane (HMDSO)/ oxygen pulsed plasmas in a radiofrequency helicon reactor. The kinetics of charged species and of some neutral active species is investigated by Langmuir probe and optical emission spectroscopy time-resolved measurements. The film analysis by ellipsometry, infrared spectroscopy and gravimetry shows inorganic SiO2-like and plasma polymers SiOxCyHz films can be deposited with a fixed gas mixture depending on the pulse parameters. The structure and deposition rate are linked to the creation and loss times of oxygen atoms. The reduction of ion bombardment in pulsed plasma also allows to reduce the compressive stress and to improve the electrical properties of SiO2-like films, as demonstrated by nano-indentation, Newton's ring method, and C(V) and I(V) measurements on MOS structure
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Pereira, Jérémy. "Analyse et comportements des particules créées dans un plasma radiofréquence basse pression en mélange méthane/azote." Orléans, 2007. http://www.theses.fr/2007ORLE2032.
Анотація:
Ce travail de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation de poudres dans les plasmas radiofréquence basse pression de méthane et méthane-azote. Nous avons étudié le rôle du pourcentage d’azote dans le mélange gazeux sur la formation et la structure chimique des particules carbonées. Nous avons analysé l’influence du comportement des particules sur les caractéristiques électriques du plasma. Alors que l’incorporation d’une faible quantité d’azote au sein d’un plasma de méthane retarde la formation des particules sans modifier leur comportement au sein de la décharge, une plus grande incorporation d’azote ([N2]>30%) favorise la création des particules, modifie leur comportement au sein de la décharge et conduit à un phénomène de multi-génération pour les plasmas les plus riches en azote ([N2]>70%). Pour un mélange gazeux particulier de 30%CH4/70%N2, nous avons aussi mis en évidence la présence d’instabilités macroscopiques correspondant à un phénomène d’interactions électrostatiques entre les nuages de particules en limite de gaine cathodique et anodique. Les phénomènes de multi-générations et d’instabilités ont été corrélés avec les variations des caractéristiques électriques du plasma. Différentes techniques d’analyses (MEB, FTIR, XPS, EDAX) sont utilisées pour mettre en évidence les modifications de la taille, de la morphologie et de la composition chimique des particules. Ces analyses nous ont permis de mettre en évidence l’émergence de liaisons azotées CN (simples, doubles et triples) et NH. Pour des mélanges 10%CH4/90%N2 nous avons mesuré un rapport N/C proche de 0,5. Cette forte incorporation d’azote entraîne une graphitisation de la structure des particules.
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Boudhib, Mohamed. "Analyse d’aérosols par méthodes LIBS sans étalonnage et LIBS couplée à une cellule radiofréquence utilisée comme piège à particules." Thesis, Orléans, 2017. http://www.theses.fr/2017ORLE2011/document.
Анотація:
Pour répondre aux besoins des nouvelles techniques de caractérisation sur site in-situ et temps réel, l’unité NOVA de l’INERIS en partenariat avec les laboratoires LP3 et GREMI, a entamé des travaux pour étudier deux approches afin d’améliorer les performances de la technique Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) pour l’analyse des aérosols. LIBS est une technique optique de spectroscopie atomique. Elle consiste à focaliser un faisceau laser impulsionnel sur un échantillon à analyser créant ainsi un plasma. L’émission optique du plasma contient alors la signature des éléments chimiques présents dans l’échantillon. La première approche concerne la détermination de la composition chimique relative (stoechiométrique) d’aérosols sans étalonnage. En effet, l’étalonnage présente des problèmes pratiques. Pour ce faire, les spectres expérimentaux enregistrés lors de l’analyse des particules d’alumine (Al2O3) suspendues dans de l’hélium (He) ont été comparés à des spectres théoriques calculés pour un plasma contenant les mêmes éléments, à l’Équilibre Thermodynamique Local (ETL). L’ajustement des spectres simulés sur les spectres expérimentaux nous a permis de déterminer correctement la composition chimique relative des éléments présents dans le plasma. L’évolution temporelle du plasma a permis de valider l’ETL, et ainsi estimer la meilleure plage temporelle permettant la détermination de la composition relative de l’aérosol. La deuxième approche utilise une cellule radiofréquence (RF) à pression réduite comme piège à particules pour analyser des aérosols contenant des nanoparticules. Un tel piège permet d’améliorer la détection en concentrant spatialement les particules. Les paramètres optimaux d’utilisation de ce système ont été étudiés. Cette étude a permis d’établir que l’émission continue du plasma est fortement réduite dès ses premiers instants de vie. Le volume d’échantillonnage de ce système a été évalué et la limite de détection a été estimée de manière théoriqueNew issues related to process control and workplace surveillance accompany the emergence of nanotechnology industry. This involves the development of new real-time and in-situ characterization techniques. In this context, the NOVA unit from the INERIS institute collaborated with LP3 and GREMI laboratories to study two approaches aiming to enhance the LIBS technic performances. The first approach used a flow cell to determine the relative elemental composition of an aerosol with a calibration-free procedure. The recorded spectra were compared to theoretical spectra calculated for a plasma in the Local Thermodynamic Equilibrium LTE. The best agreement between recorded and computed spectra allowed the determination of the relative composition with a good agreement with the reference value, for an alumina aerosol. The study of the temporal evolution of the plasma allowed the estimation of a temporal range within which the LTE hypothesis was verified. The second approach used a low-pressure radiofrequency plasma generated in an inert gas as a particle trap to analyse aerosols and nanoparticles. The use of such a system allowed the enhancement of particles detection by concentrating them spatially. We determined the optimal parameters for the LIBS analysis using this system. Furthermore, we established the plasma continuum was attenuated even at very low time delays. We evaluated the sampling volume of this new system and compared it to case of LIBS analysis on air. Finally, we estimated the detection limits of this system when analysing nanoparticles
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Arbeltier, Steven. "Optimisation de dépôts de LIPON par pulvérisation magnétron RadioFréquence pour la fabrication de micro-batteries. Modélisation de l'interaction plasma-surface." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS170/document.
Анотація:
La miniaturisation des batteries est devenue un défi technologique pour certaines industries. Ces micro-batteries, d’une dizaine de micromètres d’épaisseur, ont pour objectif d’alimenter des systèmes de taille réduite. Le LIPON est un des électrolytes envisagés pour leur fabrication. Il est déposé en couche-mince par pulvérisation magnétron radiofréquence de Li₃PO₄ sous plasma d’azote. Cette thèse étudie le comportement des particules au sein du plasma et formant le dépôt. Des mesures expérimentales d’émission optique et de densité électronique ont été mises en place, afin de fournir des données d’entrée et de validation pour différents modèles numériques. Le premier modèle décrit la cinétique réactionnelle au coeur du plasma, en 0D, afin d’identifier les espèces chimiques majoritaires et les réactions dominantes. Ceci a permis de concevoir une cinétique simplifiée pour le second modèle, 2D, traitant le déplacement des espèces chargées dans le plasma et permettant de caractériser la pulvérisation de la cible par les ions, tant au niveau des zones de pulvérisation de leur énergie et angle d’incidence. Les résultats obtenus ont été employés dans un modèle 3D simulant les trajectoires des atomes pulvérisés, afin d’étudier la répartition atomique sur le substrat et de déduire la composition de la couche mince déposée. Des caractéristiques propres à la cible lors de la pulvérisation ont été mises en évidence et confirmées par la comparaison entre les résultats numériques et expérimentauxThe scale reduction of batteries is a real technological challenge for the near future. These micro-batteries, about ten micrometers thick, are used to supply the power for small sized systems. LIPON is one of the most suitable electrolytes considered for industrial scale production. It is deposited in thin-film by radiofrequency magnetron sputtering of Li₃PO₄ in nitrogen plasma. This thesis is focused on particles behavior in plasma and during deposition. Optical emission spectroscopy and electron density measurements have been performed, to provide data used as input or validation for several numerical models. The first model describes plasma kinetics in the magnetron reactor, as 0D global model, and helps to identify the main chemical species and important reactions. This information has been useful to define a simplified kinetics for the second model, 2D, dealing with the charged species behavior in the plasma and describing target sputtering by ion bombardment. It provides the sputtered areas, ion energy and impinging angle onto the target. These obtained results have been employed in a 3D model that simulates sputtered atoms transport from the target to the substrate and predicting the thin-film features. Some characteristics of the target during sputtering have been highlighted and confirmed by the direct comparison between numerical and experimental results
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Thérèse, Laurent. "Plasmas radiofréquence pour l'analyse des matériaux : étude expérimentale, analytique et numérique." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30027.
Анотація:
Le travail présenté dans cette thèse est une contribution à la compréhension de la décharge et du plasma mis en jeu en spectroscopie d'émission à décharge luminescente en excitation radiofréquence à 13,56 MHz pour l'analyse des matériaux. L'étude est basée sur une caractérisation expérimentale de la décharge et du plasma. Nous avons mis au point des dispositifs de diagnostics expérimentaux (électrique et optique) permettant de mesurer la tension, le courant de décharge, la puissance injectée dans le plasma dans le cas de matériaux conducteurs, et de mesurer l'intensité d'émission de la raie d'argon à 750,4 nm. Nous avons développé un modèle analytique simple qui à partir des mesures électriques permet d'accéder à des informations sur les propriétés fondamentales du plasma (champ électrique maximum, épaisseur de gaine, densités) et avec lequel nous avons également pu déterminer un schéma électrique équivalent de la décharge. Ce modèle nous permet de caractériser l'évolution des paramètres de base du plasma en fonction de la puissance, de la pression, de la nature du matériau de cathode ou d'anode. Nous avons également utilisé un modèle numérique hybride fluide- Monte Carlo bidimensionnel de la décharge qui nous a permis de valider les résultats expérimentaux et analytiquesThe work presented in this thesis is a contribution to the comprehension of the discharge and the plasma used in radiofrequency optical emission spectroscopy at 13,56 MHz for the analysis of materials. The study is based on an experimental characterization of the discharge and the plasma. We have developed experimental diagnoses devices (electric and optical) allowing to measure the voltage, the discharge current, the power injected into the plasma in the case of conducting materials, and to measure the emission intensity of the argon line at 750,4 nm. We have developed a simple analytical model which starting from the electrical measurements gives access to informations on the fundamental properties of the plasma (maximum electric field, thickness of sheath, densities) and with which we also could determine an equivalent electric circuit of the discharge. This model enables us to characterize the evolution of the basic parameters of plasma according to the power, the pressure, the nature of material of cathode or anode. We have also used a hybrid digital model fluid Monte Carlo two-dimensional of the discharge which enabled us to validate the experimental and analytical results
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Moguet, Fabrice. "Nature des liaissons C-F dans divers matériaux carbonés fluorés par voie gazeuse et par voie plasma radiofréquence." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00160008.
Анотація:
L'étude par spectroscopie de photoélectrons X (XPS) de matériaux carbonés fluorés a montré que la nature de la liaison C-F ainsi que leur quantité relative dépendaient de nombreux facteurs tels que la nature du matériau carboné de départ (fibres de carbone, pyrocarbone, graphite exfolié ou noirs de carbone), les traitements thermiques qui augmentent leur degré de graphitation, le type de traitement de fluoration (voie gazeuse ou voie plasma) et les conditions de fluoration. L'utilisation de techniques aussi variées que la diffraction des rayons X, la microscopie électronique en transmission, la microscopie à effet tunnel et la spectroscopie de photoélectrons X nous a permis d'établir des corrélations entre la structure des matériaux carbonés et leur réactivité vis-à-vis des espèces fluorées actives (F2 ou F°). Grâce aux informations déduites de l'XPS, nous proposons également des mécanismes de fluoration relatifs à l'intercalation du fluor et aux traitements de surface. Enfin, l'analyse thermique à vitesse de transformation contrôlée (ATVC) des fibres de carbone intercalées par le fluor nous a permis de proposer un modèle de décomposition des composés d'intercalation.
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Moguet, Fabrice. "Nature des liaisons C-F dans divers matériaux carbones fluorés par voie gazeuse et par voie plasma radiofréquence." Bordeaux 1, 1996. http://www.theses.fr/1996BOR10714.
Анотація:
L'étude par spectroscopie de photoélectrons X (XPS) de matériaux carbonés fluorés a montré que la nature de la liaison C-F ainsi que leur quantité relative dépendaient de nombreux facteurs tels que la nature du matériau carboné de départ (fibres de carbone, pyrocarbone, graphite exfolié ou noirs de carbone), les traitements thermiques qui augmentent leur degré de graphitation, le type de traitement de fluoration (voie gazeuse ou voie plasma) et les conditions de fluoration. L'utilisation de techniques aussi variées que la diffraction des rayons X, la microscopie électronique en transmission, la microscopie à effet tunnel et la spectroscopie de photoélectrons X nous a permis d'établir des corrélations entre la structure des matériaux carbonés et leur réactivité vis-à-vis des espèces fluorées actives (F2 ou F°). Grâce aux informations déduites de l'XPS, nous proposons également des mécanismes de fluoration relatifs à l'intercalation du fluor et aux traitements de surface. Enfin, l'analyse thermique à vitesse de transformation contrôlée (ATVC) des fibres de carbone intercalées par le fluor nous a permis de proposer un modèle de décomposition des composés d'intercalation.
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Cherukulappurath, Mana Anil. "Measurement and modelling of heat fluxes received by a RF electrode in a magnetized plasma." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0209.
Анотація:
Le chauffage excessif d'une électrode ou d'une antenne RF en raison d'un flux de chaleur élevé est un problème majeur dans la réalisation d'un futur réacteur à fusion thermonucléaire ou dans les application de plasma de décharge. L'accélération des ions dans le potentiel redressé des gaines RF devant l'antenne peut éroder le matériau et créer des impuretés à l'intérieur du plasma. Le chauffage dû aux électrons rapides peut également augmenter la température de surface et faire fondre le matériau, limitant l'efficacité du couplage de puissance de l'antenne. Dans le but de diminuer le flux de chaleur reçue par les dispositifs de chauffage RF (ICRF, électrode RF) ou de l'augmenter dans des dispositifs de nettoyage des miroirs utilisés dans les systèmes de chauffage électronique, des études paramétriques ont été menées pour mesurer les paramètes plasma autour d'une électrode RF de référence. Cette thèse tente donc de comprendre et de mesurer expérimentalement ces flux de chaleur reçus grâce à une électrode dont on peut modifier l'angle d'inclinaison avec le champ magnétique, tout en les comparant à un modèle théorique. Les expériences ont été réalisées dans le dispositif expérimental ALINE (A LINEaire) avec trois électrodes différentes utilisant deux mécanismes de couplage RF (couplage direct et capacitif). Des expériences d'érosion sont réalisées en utilisant une électrode cuivre entouré d'un bouclier thermique mise à la terre. Les mesures par sonde de Langmuir ont révélé que le motif d'érosion inhomogène à la surface d'une électrode est dû à la distribution non uniforme de la densité du plasma causée par les dérives ExB et diamagnétique ainsi que par des flux d'électrons rapides générés par la gaine RF. L'échauffement de l'électrode RF est mesuré à l'aide d'une caméra infrarouge, et le flux de chaleur est calculé à l'aide du code TEDDY pour différentes électrodes en tungstène. Dans les décharges capacitives, les mesures de sonde près de l'électrode RF montrent une auto-polarisation positive et une inversion de la gaine à champs magnétiques élevés et basses pressions (0,6 Pa, 0,1 T). Un échauffement plus élevé de l'électrode RF est observé lorsque l'auto-polarisation est positive. Des expériences supplémentaires avec l'électrode en tungstène ont montré un échauffement plus élevé en couplage direct qu'en couplage capacitif. Enfin les flux de chaleur mesurés sont plus importants en incidence rasante et à plus fort champ magnétiqueExcessive heating of the RF electrode/antenna due to high heat flux has detrimental impacts on fusion or plasma material processing perspectives. Acceleration of ions in the rectified potential in front of the RF antenna can sputter the material and create impurities inside the plasma. Heating due to electrons can raise the surface temperature and melt the material, eventually reducing the power coupling efficacy of the antenna. Since ion cyclotron resonance heating (ICRH) is one of the auxiliary heating mechanisms in modern fusion reactors and a new system is being developed based on capacitive coupling discharge for first mirror cleaning in tokamaks, investigations of particle flux/heat flux to the antenna/electrode surface in a magnetized RF environment has supreme importance. The presented thesis attempts to understand factors affecting heat flux by performing an experimental exercise and benchmarking the same with simple analytical/theoretical models. Experiments are performed in the ALINE (A LINEar) experimental device with three electrodes using two RF power coupling mechanisms (Direct and capacitive coupling). Sputtering experiments are performed using RF electrodes with a grounded copper wall. RF compensated Langmuir probe measurements revealed that the in-homogeneous sputtering pattern is due to the non-uniform distribution of the plasma density around the RF electrode caused by the drift and hot electron beams due to stochastic heating at the surface of the RF sheaths. This can also lead to non-uniform heating of the RF electrode. The heating of the RF electrode is measured using an IR camera, and heat flux is calculated using the code TEDDY for the one-faced tungsten and pure tungsten electrodes. In CCP mode, probe measurements near the one-faced RF electrode show positive bias and reversal of the electric field in front of the RF electrode at high magnetic fields and low pressures (0.6 Pa, 0.1 T). Higher heating of the RF electrode is observed when the bias is positive, meaning the positive bias can reduce the sputtering of the RF electrode by pushing the positive ions back into the plasma, but not the heating. Experiments with the tungsten electrode showed higher heating of the RF electrode in direct coupling than in capacitive coupling in all tilt angles
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Andrieu, Michel. "Revêtements sur acier par PACVD radiofréquence et micro-onde : diagnostic de la phase gazeuse et optimisation de la tenue mécanique." Perpignan, 1997. http://www.theses.fr/1997PERP0267.
Анотація:
Des revetements a base de carbure de silicium ont ete realises sur acier par depot chimique a partir d'une phase gazeuse (ar-tms) activee par un plasma radiofrequence ou micro-onde. Ce travail est relatif a une approche procede et a une approche materiaux. L'etude par spectrometrie d'emission de la phase gazeuse dans le plasma radiofrequence, a mis en evidence des especes (si#+, h, h#2) qui presentent des energies importantes ; ces especes sont accelerees par le champ electrique au voisinage du substrat. Une composante de l'hydrogene atomique est specifique de la decomposition du tms. Sur la base d'une hypothese de conservation de flux, les variations spatiales des intensites ont permis de deduire la nature de porteurs de carbone (tels c#xh#2, c#xh#4) et de silicium. Les evolutions des intensites des raies et des energies de si#+ et h en fonction de la pression et de la temperature sont correlables aux variations de la composition, de la vitesse de depot et des contraintes residuelles. En plasma micro-onde, l'etude developpee identifie plusieurs structures de bande exploitables pour determiner le champ axial de temperature. Sur le plan des materiaux, il est demontre qu'une couche intermediaire metallique entre un depot a base de carbure de silicium et un substrat en acier est apte a reduire les contraintes residuelles thermoelastiques dans la couche de carbure de silicium et a ameliorer la tenue mecanique du systeme. Les calculs ont permis de choisir un materiau d'intercouche qui minimise les contraintes de tension et de cisaillement aux interfaces. Les etudes physico chimiques des interfaces et du comportement sous sollicitation des divers systemes experimentaux ont montre que le tantale, sous une epaisseur determinee, ameliorait le comportement lors des test de rayure, macro-indentation ou micro flexion sous meb. Ce dernier essai permet de comprendre les etapes de l'endommagement et de deduire des parametres critiques relatifs aux films et aux interfaces
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Charles, Michaël. "Modélisation, conception et caractérisation d’un commutateur hyperfréquence à base de nanotubes de carbone verticaux." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10024/document.
Анотація:
Depuis leur découverte, les propriétés des nanotubes de carbones ont largement été étudiées. L’étude de la pertinence scientifique et de la faisabilité d’un commutateur NEMS RF ohmique et capacitif constitue un axe de recherche dont les résultats seraient susceptibles d’être supérieurs aux performances des MEMS RF. Il existe trois géométries de commutateurs, la poutre, le pont et la pince. Cette thèse propose une étude approfondie d’un NEMS RF en configuration pince par une explication détaillée de l’ensemble des étapes de dimensionnement, de fabrication et de caractérisation. Une recherche bibliographique a défini les éléments théoriques indispensables à la maîtrise et à la cohérence de cette démarche scientifique. Différentes expérimentations en croissance de nanotubes de carbone par la méthode PECVD sur un empilement de différents matériaux susceptibles de composer le NEMS ont été réalisées pour aboutir à une structure répondant aux exigences physiques d’un NEMS RF et à la contrainte thermique de synthèse PECVD (600°C à 800°C). Les expérimentations effectuées en commutation sur des commutateurs NEMS illustrent la réalisation et le fonctionnement de ces structures. Les résultats encourageants en simulation hyperfréquence et la faisabilité de NEMS RF apportent une crédibilité à la poursuite de ces travaux, avec pour objectif, des mesures expérimentales en hyperfréquence confirmant ou infirmant les modèles théoriques et les simulationsSince their discovery, the properties of carbon nanotubes have been widely studied. The study of scientific relevance and feasibility of an ohmic and capacitive RF NEMS represents an area of research whose results would likely exceed the performances of RF MEMS. There are three switch designs, the cantilever, the bridge and the tweezer. This thesis offers a comprehensive study of RF NEMS switch in a tweezer configuration with a detailed explanation of all phases of modelization, fabrication and characterization. A literature search set the necessary theoretical elements for the knowledge and the consistency of this scientific process. Various experiments on the carbon nanotubes growth by PECVD method on a stack of different materials likely to compose the NEMS have been realized to result in a structure meeting the physical specifications of a NEMS RF and the thermal stress in PECVD synthesis (600°C to 800°C). The commutation experiments carried out on the NEMS switch illustrate the fabrication and the operation of these structures. The encouraging results in high frequency simulation and the fabrication of RF NEMS have brought credibility to the continuation of this work, with the objective of experimental measurements at high frequency in order to confirm or refute the theoretical models and the software simulations
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Morscheidt, Willy. "Modélisation d'un réacteur RF à couplage capacitif en mélange Ar-O2 dans les conditions utilisées pour le procédé de dépôt par voie plasma d'oxyde d'étain." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066266.
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Vallée, Christophe. "Dépôt à basse température de couches minces d'oxyde de silicium élaborées en plasma oxygène / organosilicié dans un réacteur hélicon." Nantes, 1999. http://www.theses.fr/1999NANT2011.
Анотація:
Des couches minces sont déposées à température ambiante sur des substrats de silicium à partir d'un plasma de mélange o#2/organosilicie dans un réacteur radiofréquence hélicon fonctionnant à basse pression. Lorsque le mélange est riche en oxygène, les films obtenus sont inorganiques et de type sio#2. Ces couches sont dures et transparentes dans le domaine du visible. A partir de mélanges riches en organosilicie, les films obtenus sont organiques, de type sio#xc#yh#z. Des analyses in situ simultanées, du film, par ellipsometrie spectroscopique, et du plasma, par spectroscopie d'émission optique, sont mises en œuvre durant le dépôt. Ceci permet de mieux comprendre les mécanismes gouvernant la croissance des films et d'obtenir des outils de contrôle in situ de la qualité des couches. Ainsi, nous avons montré l'existence d'une corrélation entre l'émission de ch* dans le plasma et l'incorporation de carbone dans les couches. Les propriétés et les compositions des films sont obtenues par des analyses ex situ telles que la spectroscopie infrarouge en transmission (ftir), la spectroscopie de photoelectrons x (xps), la réflectivité sous faisceau de rayons x rasants, des caractérisations électriques de type c(v) pour cette étude nous avons utilisé deux organosilicies : le tetraethoxysilane (teos) et l'hexamethyldisiloxane (hmdso). L'étude comparative des différents films organiques ainsi élaborés met en évidence une très forte analogie entre la structure du film et celle du monomère précurseur. Nous avons aussi montre que certains oxydes étaient poreux et se modifiaient au contact de l'air. En effet, l'utilisation de l'ellipsometrie permet de visualiser, en temps réel, l'incorporation d'eau dans ces films. Nous avons aussi étudié la nature des interactions entre les atomes d'oxygène et la surface du film en cours d'élaboration, ainsi que l'effet d'un bombardement ionique (par polarisation du substrat), sur la qualité et la vitesse de croissance des couches.
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Louis, Yves. "Etude analytique et numérique de la réponse diélectrique non-locale d'un plasma de tokamak à une perturbation radiofréquence, tenant compte de la toroïdicité et des effets de décorrélation." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1995. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/212532.
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Valt, Alexandre. "Étude de deux procédés de polymérisation d’un précurseur gazeux dans un plasma radiofréquence basse pression et liquide déposé sur un substrat activé par décharge à barrière diélectrique à pression atmosphérique : application aux propriétés antifouling." Paris 6, 2008. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004961.
Анотація:
Ce travail démontre la faisabilité de deux procédés de polymérisation d’un précurseur gazeux dans un plasma radiofréquence basse pression et liquide déposé sur un substrat activé par décharge à barrière diélectrique à pression atmosphérique pour l’obtention de couches minces de polymère. L’étude porte sur la fonctionnalisation de substrats organiques par des fonctions éther, connues pour leurs propriétés d’anti-adhésion vis-à-vis des microorganismes biologiques. Le procédé « voie sèche » par plasma radiofréquence basse pression induit la fragmentation du précurseur gazeux de façon contrôlée. Les dépôts formés sont homogènes, adhérant au substrat, stables au lavage et à la stérilisation par autoclave et possèdent un taux de rétention de la fonction C-O compris entre 60 et 86% suivant le monomère utilisé. Le procédé « voie humide » permet d’activer, par Décharge à Barrière Diélectrique à pression atmosphérique, des substrats de polystyrène et de polyéthylène à densité surfacique d’énergie contrôlée. Le précurseur est ensuite déposé en post-décharge sur le substrat prétraité, sous forme d’un nébulisât de gouttelettes microniques chargées par Pulvérisation ElectroHydroDynamique en mode cône-jet pour former un film liquide à flux de matière contrôlé. Cette étude a permis de confirmer que la polymérisation est initiée par les radicaux générés en surface du substrat formant des dépôts de quelques µm d’épaisseur
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Dumont, Rémi. "Contrôle du profil de courant par ondes cyclotroniques électroniques dans les tokamaks." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001589.
Анотація:
L'injection d'ondes radiofréquence dans un plasma de tokamak afin d'y générer le courant toroïdal répond à une double exigence. Premièrement, la nature non inductive de la méthode évite le recours aux courants variables circulant dans les bobines, peu compatibles avec l'opération stationnaire d'un futur réacteur. Par ailleurs, il est reconnu que la principale limitation des performances d'un plasma de fusion est causée par la turbulence électromagnétique. Celle-ci peut toutefois être réduite, voire supprimée, en optimisant le profil de courant, ce qu'autorise précisément l'emploi des ondes, dans le cadre des scénarios avancés. Cette thèse traite de l'utilisation de l'onde cyclotronique électronique (EC) en vue de contrôler le profil de courant. S'agissant d'une question cruciale conditionnant l'usage de cette onde dans les plasma chauds, l'effet de la température finie sur la polarisation de l'onde est d'abord étudié dans divers régimes. D'autre part, dans les scénarios avancés, l'association des ondes EC et hybride basse (LH) est prometteuse, du fait de leurs caractéristiques complémentaires. Une large partie de ce travail est donc consacrée à l'étude théorique, numérique et expérimentale des décharges combinées. Les résultats obtenus, parmi lesquels la démonstration analytique d'un effet de synergie entre les deux ondes, montrent clairement l'intérêt de ces scénarios et motivent la mise au point de nouvelles expériences.
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Alcouffe, Grégoire. "Production d'équivalents d'aérosols de l'atmosphère de Titan par plasma radio-fréquence." Phd thesis, Versailles-St Quentin en Yvelines, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00597792.
Анотація:
L'expérience PAMPRE permet de produire des équivalents d'aérosols de l'atmosphère de Titan grâce à un plasma radio fréquence dans un mélange N2-CH4. Le premier objectif de cette thèse a été d'étudier le plasma afin de caractériser la source d'énergie permettant d'amorcer cette chimie. Des mesures de densité électronique montrent que celle-ci est plus faible dans les mélanges N2 -CH4 que dans l'azote pur. Une étude du plasma par spectroscopie optique d'émission montre que cette diminution de densité d'électrons peut être compensée par une augmentation de leur énergie pour maintenir la décharge. Le second objectif est une étude de la croissance des aérosols par des mesures ex situ et in situ Les observations d'aérosols au MEB mettent en évidence l'influence des paramètres du plasma sur la taille des poudres: pour des proportions élevées de CH4 ou des débits de gaz faibles (minimisant ainsi la force de traînée), les particules sont plus grosses, et peuvent atteindre 1 µm de diamètre. En pulsant le plasma, avec une durée d'allumage de 10 s, les aerosols obtenus ont un diamètre proche de celui des aerosols de Titan (90 nm). L'étude en mode pulsé a également permis de mesurer le temps de formation des aérosols, de quelques dizaines de secondes. Ce temps est réduit à pression élevée ou à concentration de CH4 faible. Enfin, un diagnostic de mesure de lumière diffusée a été conçu pour étudier la croissance in situ en temps réel. Les variations du degré de polarisation mesurées sont reproduites par un code de diffusion de Mie, et permettent de déduire la variation du rayondes particules au cours du temps. Les vitesses de croissance obtenues sont de l'ordre de 4 nm/ s.
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Alcouffe, Grégoire. "Production d'équivalents d'aérosols de l'atmosphère de Titan par plasma radio fréquence." Phd thesis, Versailles-St Quentin en Yvelines, 2010. http://www.theses.fr/2010VERS0012.
Анотація:
L'expérience pampre permet de produire des équivalents des aérosols de l'atmosphère de Titan grâce à un plasma radio fréquence à basse pression fonctionnant dans un mélange N2-CH4 représentatif de l'atmosphere Titan fonctionnant en mode permanent ou en mode pulsé. Le premier objectif de cette thèse est d'étudier le plasma. Les mesures de densité éléctronique par cavité micor onde montrent que celle-ci est plus faible dans les mélanges N2-CH4 que dans l'azote pur. Par spectroscopie optique d'émission nous montrons que cette diminution de densité est compensée par une augmentation de l'énergie des électrons. Le second objectif est une étude de la croissance des aérosols. Des observations au meb mettent en évidence l'influence des paramètres du plasma sur la taille des aérosols : proportion de CH4, débit de gaz, durée des impulsions. En régime permanent, les aérosols ont des diamètres compris entre 300NM et 1µM. Avec des impulsions de plasma de 10S les aérosols ont un diamètre moyen de 90 NM représentatif de ceux de Titan. Le mode pulsé montre que le temps de formation des aérosols est de quelques dizaines de secondes. Ce temps est réduit à pression élevée ou à faible concentration de CH4. Enfin, par mesure de polarisation de la lumière d'un laser à 532NM diffusée par les aérosols, nous étudions leur croissance in situ et en temps réel. Par comparaison des variations du degré de polarisation mesurées avec un code de diffusion de mie, nous mesurons l'évolution au cours du temps de la taille moyenne des aérosols ainsi que leur distribution en taille. Les vitesses de croissance du rayon des aérosols sont de l'ordre de 4NM/SThe experiment prampre produces equivalents of aerosols of Titan's atmosphere thanks to a low pressure radio frequency plasma in a N2-CH4 gaseous mixture, representative of Titan's atmosphere, working in continuous or pulsed mode. The first goal of this work is to study the plasma. Electron density measurements, by microwave resonant cavity method, show this latter is lower in N2-CH4 mixtures than in pure N2. By optical emission spectroscopy, we show that this decrease in electron density is compensated by an increase in their energy. The second goal is a study of aerosols growth. Sem observations point out the influence of plasma parameters on the aerosols mean diameter between 300NM and 1µM. With 10S pulses, it is about 90NM, representative of Titan's aerosols. The pulsed mode shows that the formation time of aerosols is a few tens of seconds. This time is reduced at high pressure or at low amounts of CH4. At last, by measuring the polarization degree of the light of a 532NM laser beam scattered by aerosols, we can study their growth in situ and in real time. By comparing the measured polarization degree variations withe a mie-scattering model, we measure the evolution of aerosols mean radius and size distribution withe time. The obtained growth rates in radius of aerosols are about 4NM/S
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Laurent, Christopher. "Caractérisation expérimentale et optimisation de procédés plasma pour la décontamination de l'AMC (Contamination Moléculaire Aéroportée)." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30285.
Анотація:
Un problème majeur en microélectronique est la contamination moléculaire aéroportée qui dégrade les substrats et les masques diminuant le rendement de production des composants. L'utilisation de boîtes de transport en polymères pour le stockage des substrats favorise la contamination moléculaire croisée entre les deux éléments. Il est alors primordial d'avoir un procédé de décontamination des boîtes efficace et rapide. Dans le cadre de cette thèse, plusieurs solutions de décontamination par plasmas ont été étudiées. Les plasmas étaient générés selon quatre couplages énergétiques en utilisant des excitations radiofréquence (13,56 MHz) et micro-onde (2,45 GHz). Ils étaient caractérisés avec une sonde de Langmuir et un spectromètre optique sous différentes conditions expérimentales. Enfin, un protocole de contamination au fluorure d'hydrogène a été développé pour évaluer et comparer l'efficacité de décontamination des procédés plasma à ceux utilisés actuellement en microélectroniqueUn problème majeur en microélectronique est la contamination moléculaire aéroportée qui dégrade les substrats et les masques diminuant le rendement de production des composants. L'utilisation de boîtes de transport en polymères pour le stockage des substrats favorise la contamination moléculaire croisée entre les deux éléments. Il est alors primordial d'avoir un procédé de décontamination des boîtes efficace et rapide. Dans le cadre de cette thèse, plusieurs solutions de décontamination par plasmas ont été étudiées. Les plasmas étaient générés selon quatre couplages énergétiques en utilisant des excitations radiofréquence (13,56 MHz) et micro-onde (2,45 GHz). Ils étaient caractérisés avec une sonde de Langmuir et un spectromètre optique sous différentes conditions expérimentales. Enfin, un protocole de contamination au fluorure d'hydrogène a été développé pour évaluer et comparer l'efficacité de décontamination des procédés plasma à ceux utilisés actuellement en microélectronique
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Dine, Sébastien. "Effet de la fréquence dans les décharges VHF sur les caractéristiques des plasmas utilisés pour le dépôt de silicium microcristallin." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00305866.
Анотація:
A l'aide d'un modèle électrique précis du réacteur plasma, la mesure avec une méthode vectorielle de l'impédance RF à l entrée du réacteur a permis, après correction de la perturbation des impédances parasites, de calculer l impédance du plasma dans une large gamme de fréquences (13,56-100 MHz) et de pressions (0,1-1 torr). Son interprétation a dégagé des lois d'échelle de variation des paramètres plasma avec la fréquence et la pression en accord avec celles déduites des modèles numériques. La résonance série du plasma a été observée à 90 MHz et 0,1 torr. Ce type de décharge a été étudié dans les années 70 dans le cassymétrique où le potentiel d auto-polarisation est nul. Dans le cas asymétrique, nous constatons que ce potentiel continu passe par unmaximum égal à la tension RF appliquée à la résonance. La comparaison de la mesure vectorielle de la puissance couplée avec la méthode soustractive montre qu il est possible d utiliser cette dernière en VHF. Un autre effet bénéfique de la VHF est l augmentation de l'efficacité du couplage de la puissance RF. Les sondes RF utilisées pour réaliser cette étude se sont révélées délicates à mettre en oeuvre. Cela a motivé la mise au point d unnouveau capteur de courant-tension RF (brevet INPI n̊ 875 304) répondant aux problèmes métrologiques se posant face à l augmentation de la fréquence et de la puissance dans l'industrie.La densité du plasma a été dans un premier temps mesurée avec des sondes de Langmuir délicates à utiliser au dessus de 0,1 torr dans l'hydrogène. Pour pallier aux limitations de celles-ci, un nouveau type de sonde à onde de surface (la sonde plasma à transmission) a été développé (brevet INPI n̊ 876 536).
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Belenguer, Philippe. "Modélisation des décharges radiofréquence en régime collilsionnel." Nancy 1, 1990. http://www.theses.fr/1990NAN10064.
Анотація:
Ce travail présente, par le biais de la modélisation numérique, les propriétés fondamentales des décharges radiofréquence en régime collisionnel. Après un résumé des différentes étapes de fabrication d'un circuit intégré, dans lesquelles intervient la technologie plasma, nous présentons les diverses voies de modélisation des décharges, en nous attachant, tout particulièrement, à décrire les modèles fluides et mixtes (fluide-Monte Carlo) qui ont été utilisés dans ce travail. L'étude de quelques cas particulier nous permet d'illustrer les propriétés générales des décharges radiofréquence, en définissant le rôle des paramètres caractéristiques des décharges tels que la fréquence, la pression, la puissance ou la distance interélectrode. Les mécanismes d'entretien et de dépôt d'énergie sont ensuite analysés en fonction du régime de fonctionnement de la décharge. Enfin, à partir des résultats fournis par les modèles, nous établissons quelques lois d'échelle simples pouvant être utiles à l'utilisateur de décharges radiofréquence
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Zeller, Philippe. "Étude expérimentale de la lueur négative et de l'espace cathodique d'une décharge à faisceau d'électrons." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112254.
Анотація:
Étude expérimentale de la lueur négative et de l'espace cathodique d'une décharge à faisceau d'électrons. Le sujet de cette étude est une décharge moyenne pression (0. 1 - 5 Torrs) dans laquelle le plasma, de type lueur négative, est créé par un faisceau continu d'électrons (de 1 à 10 keV, de 1 à 30 mA/cm2). La spécificité d'une telle décharge réside dans la chute cathodique fortement anormale où est généré le faisceau avec un rendement électrique proche de 1. La première partie présente les caractéristiques principales de fonctionnement régimes de décharge, spectre d'émission. Elle rassemble de plus des données bibliographiques sur les processus d'émission cathodique et la fonction de distribution des vitesses des électrons du plasma. On décrit ensuite une méthode originale de mesure de la conductivité du plasma. Le diagnostic est sensible à l'épaisseur de peau électromagnétique dans la gamme radio-fréquence. Les résultats, obtenus dans l'oxygène, montrent que la densité électronique est élevée (ne=1012cm-3) et la température électronique est basse (Te=0. 3 eV). La dernière partie porte sur la région cathodique où a lieu la génération du faisceau d'électrons. Le champ électrique a été mesuré dans cette région par une méthode de spectroscopie optogalvanique laser résolue spatialement. Cette méthode utilise la sensibilité des niveaux de Rydberg de l'hélium à l'effet Stark pour mesurer des champs compris entre 0. 2 kV/cm et 15 kV/cm. Les résultats mettent en évidence une décroissance spatiale du champ essentiellement linéaire. D'autre part, ils permettent de montrer des lois d'échelle qui conduisent à des relations simples entre les paramètres de la décharge.
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Saulou, Claire. "Evaluation des propriétés anti-adhésives et biocides de films nanocomposites avec inclusions d’argent, déposés sur acier inoxydable par procédé plasma." Toulouse, INSA, 2009. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000315/.
Анотація:
Dans le secteur biomédical et l’industrie agro-alimentaire, l’adhésion de microorganismes contaminants aux surfaces engendre de multiples impacts négatifs, à la fois en termes de santé publique, d’hygiène et de sécurité alimentaire. Dans ce contexte, l’objectif de l’étude est de mettre au point un traitement de surface de l’acier inoxydable 316L, afin de prévenir la colonisation microbienne. La modification des surfaces d’acier par traitement chimique ou physique n’a eu aucune incidence sur le détachement de Saccharomyces cerevisiae, évalué in vitro à l’aide d’une chambre à écoulement cisaillé. Les interactions entre la surface microbienne et les éléments métalliques du film passif semblent jouer un rôle prépondérant dans cette forte adhésion. Une stratégie originale, basée sur un procédé plasma couplant la polymérisation d’hexaméthyldisiloxane au bombardement d’une cible d’argent dans une décharge asymétrique radiofréquence, a ensuite été mise en œuvre et optimisée. Les surfaces d’acier ont ainsi été recouvertes de films minces (~ 175 nm) nanocomposites, constitués d’une matrice organosiliciée, présentant des propriétés anti-adhésives vis-à-vis de S. Cerevisiae, dans laquelle ont été incluses des nanoparticules d’argent, dotées d’une forte réactivité antimicrobienne. Le couplage de techniques d’analyse complémentaires, opérant à différentes échelles, a permis de corréler les caractéristiques des films nanocomposites à leur efficacité anti-adhésive et antifongique. Une inhibition totale de l’adhésion des levures a ainsi été obtenue, en augmentant le caractère polaire de la matrice, par ajout d’oxygène dans le plasma. En parallèle, un abattement de la viabilité de 1,9 log a été atteint sur les levures sessiles. La suite de l’étude a été dédiée à la compréhension des mécanismes d’action de l’argent, impliqués dans l’activité antifongique des films nanocomposites. Une inactivation de certaines protéines pariétales et intracellulaires, corrélée à des altérations de l’ultra-structure cellulaire, a ainsi été mise en évidence. La confirmation de l’activité biocide des films nanocomposites, sur deux modèles procaryotes (Staphylococcus aureus et Escherichia coli), a révélé par ailleurs la nécessité d’un contact étroit entre microorganismes et revêtement. Enfin, la stabilité des propriétés des films nanocomposites a été évaluée. Une utilisation répétée des dépôts a mis en évidence une réduction de l’activité antifongique, corrélée à une augmentation de l’efficacité anti-adhésive, liée au relargage d’argent lors de la première utilisationIn the biomedical domain and the food industry, microbial adhesion to surfaces generates multiple negative consequences, in terms of human health, hygiene and safety of processed food. In this context, our approach is based on developing a 316L stainless steel surface treatment, to prevent microbial colonization. The surface modifications, mediated by chemical or physical treatment, did not promote Saccharomyces cerevisiae detachment, evaluated in vitro using a shear stress flow chamber. The interactions between the microbial surface and metallic elements of the passive film were hypothesized to play a predominant role in this strong adhesion. An original and dual strategy, based on a plasma process associating hexamethyldisiloxane polymerization and silver target bombardment in an asymmetrical radiofrequency discharge, was carried out and optimized. Stainless steel surfaces were thus coated with nanocomposite thin films (~ 175 nm), composed of an organosilicon matrix, exhibiting anti-adhesive properties towards S. Cerevisiae, in which were embedded silver nanoparticles, displaying a high antimicrobial reactivity. A large set of complementary analytical techniques, operating at different scales, was used to correlate nanocomposite film characteristics with their anti-adhesive and antimicrobial efficiency. A total inhibition of yeast cell adhesion was achieved, by increasing the matrix polar character, through oxygen addition during the plasma process. In parallel, a 1. 9 log reduction in viable counts was achieved for sessile yeast cells. Further experiments were dedicated to the thorough understanding of cellular changes induced by silver release. A deterioration of the secondary structure of proteins (cell wall, intracellular), combined with ultra-structure alterations, was observed. In addition, the biocide activity of the nanocomposite film was confirmed against two prokaryotic models (Staphylococcus aureus and Escherichia coli). The necessity of a direct contact between microorganisms and coating was demonstrated for a maximal antimicrobial efficiency. Lastly, the durability of the coating properties was assessed through a repeated use of the nanocomposite films. A decrease in the antifungal activity, coupled to an anti-adhesive property enhancement, was noticed and explained by the silver release during the first use
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Böhm, Christian. "Diagnostics et modélisation des décharges radiofréquences dans le silane et l'hélium." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1992. http://www.theses.fr/1992EPXX0025.
Анотація:
Ce travail représente une approche pour une meilleure compréhension des mécanismes de dissipation de l'énergie dans des décharges radiofréquence rf couplées capacitivement dans un réacteur à plasma en configuration diode. Une des applications de ces décharges rf est la production de dispositifs en couches minces de a-si:h. La première partie concerne la description du dispositif expérimental ainsi que les diagnostics pour la mesure des différents paramètres caractérisant une décharge rf, tels que la puissance dissipée, le courant rf et ionique, l'émission des électrons secondaires, l'émission optique et la composition de la phase gazeuse. La deuxième partie est centrée sur l'aspect théorique des mécanismes de fonctionnement des décharges rf et les différentes approches de leur modélisation. Finalement, la troisième partie porte sur la caractérisation et modélisation des plasmas d'hélium pur et de silane pur en considérant des conditions de décharge qui entrainent la formation des agrégats, appelés poudres, dans le plasma. Nous présentons aussi nos mesures du coefficient d'émission d'électrons secondaires pour différentes combinaisons de gaz de décharge et matériaux d'électrodes, effectuées à notre connaissance pour la première fois dans des conditions de décharges rf
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Hbid, Tarik. "Modélisation et caractérisation expérimentale des décharges radiofréquence basse pression en présence de poudres." Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30213.
Анотація:
L'objectif principal de cette these est l'etude des plasmas poudreux. Les poudres sont des particules de tailles submicroniques. Elles apparaissent dans des situations variees, notamment dans les plasmas spatiaux et dans les plasmas de laboratoire utilises pour le traitement de surfaces. Une description fluide des decharges a deux dimensions nous a permis de comprendre l'influence de la geometrie des electrodes sur les plasmas radiofrequence a basse pression. Le lieu du maximum du potentiel depend de la geometrie du reacteur et de la pression du gaz. L'autopolarisation change en fonction de la geometrie des electrodes. Nous nous sommes interesse particulierement a la repartition spatiale du potentiel moyenne dans le temps. Celle ci est en etroite relation avec le profil de la repartition spatiale des particules dans la decharge. Les methodes de spectroscopie d'emission et de cavite resonante en hyperfrequences ont permis la determination experimentale de la temperature electronique et de la densite electronique. Avec l'apparition des poudres, on note, une chute brutale de la densite electronique, une montee de la temperature electronique, pour compenser les pertes des electrons par attachement sur les particules. L'instant de cette transition depend essentiellement de la temperature du gaz et du flux de silane injecte dans la decharge, ainsi que de la puissance du generateur. Par des mesures electrique nous avons observe, une chute de la tension appliquee entre les electrodes, une chute dans le courant total de la decharge, une augmentation dans le dephasage. Suite a ces mesures nous avons elabore un modele numerique. Ce modele permet de suivre la croissance des particules a partir des radicaux et molecules de silane. Il permet aussi de comprendre l'effet de la temperature du gaz sur la croissance des particules. On propose un scenario de l'evolution des particules dans le plasma. La naissance, la croissance, le piegeage, la coagulation et la transition du regime de la decharge sont les etapes essentielles de ce scenario
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Jacquot, Jonathan. "Description non linéaire auto-cohérente de la propagation d'ondes radiofréquences et de la périphérie d'un plasma magnétisé." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0257/document.
Анотація:
Une bonne compréhension des interactions entre les ondes à la fréquence cyclotronique ionique (FCI) (40-80MHz) et le plasma de bord est nécessaire pour injecter de fortes puissances dans un plasma de fusion en continu. Les objectifs de cette thèse étaient de modéliser séparément, avec Comsol Multiphysics, mais de façon compatible le couplage d'ondes et la formation de gaines radiofréquences (RF), qui rétroagissent sur le couplage, pour aboutir à terme à une modélisation auto-cohérente. Modéliser le couplage de l'onde rapide nécessite une description détaillée de l'antenne émettrice (2D ou 3D) et du plasma environnant par une approche pleine onde en plasma froid. L'absorption des ondes sortant du domaine de simulation est émulée par des couches parfaitement adaptées, rendues compatibles avec un tenseur diélectrique plasma. Les tendances expérimentales des résistances de couplage des antennes de Tore Supra sont qualitativement reproduites mais l'efficacité de couplage est surestimée. Parallèlement une description novatrice auto-cohérente, incluant les effets des gaines RF, de la propagation de l'onde lente et de la polarisation DC (Direct Current) du bord d'un plasma magnétisé a été développée avec le minimum d'ingrédients physiques. Dans le cas des antennes Tore Supra, le couplage du code avec TOPICA a permis d'expliciter qualitativement certaines observations inattendues sur un écran de Faraday dont le schéma électrique visait à minimiser les gaines RF. Un transport de courants DC dans la SOL est apparu nécessaire pour expliquer les structures radiales des mesures. Les barreaux coupés sont les éléments de l'antenne responsable de l'augmentation du potentiel plasmaA correct understanding of the interactions between the edge plasma and the ion cyclotron (IC) waves (40-80MHz) is needed to inject reliably large amount of power required for self-sustainable fusion plasmas. These thesis objectives were to model separately, with Comsol Multiphysics, but in compatible approaches the wave coupling and the radio-frequency (RF) sheath formation to anticipate development of a single code combining both. Modelling of fast wave coupling requires a detailed description of the antenna (2D or 3D) and of the plasma environment by a full wave approach for a cold plasma. Absorption of outgoing waves is emulated by perfectly matched layers, rendered compatible with a plasma dielectric tensor. Experimental trends for the coupling resistance of the antennas of Tore Supra are qualitatively reproduced but the coupling efficiency is overestimated. In parallel a novel self-consistent description, including RF sheaths, of the interplay between the cold wave propagation and DC biasing of the magnetized edge plasma of a tokamak was developed with the minimum set of physics ingredients. For Tore Supra antenna cases, the code coupled with TOPICA allowed to unveil qualitatively some unexpected observations on the latest design of Tore Supra Faraday screens whose electrical design was supposed to minimize RF sheaths. From simulations, a DC (Direct Current) current transport appears necessary to explain the radial structures of measurements. Cantilevered bars have been identified as the design element in the antenna structure enhancing the plasma potential
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Lee, Charles Anton. "Etudes expérimentales d'un plasma Hélicon." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/394/.
Анотація:
Les décharges hélicons produisent des profils de densité à visière dans la direction radiale créant une condition optimale afin d'avoir des ondes hélicons localisées par direction radiale (RLH). La thèse ici soutenue démontre que les ondes RLH constituent le mécanisme fondamental afin d'absorber la puissance de radiofréquence dans le plasma. Notre recherche présente en premier lieu les données expérimentales des profils de densité dans le plasma utilisés par un modèle qui calcule la structure des champs électriques RF. Puis, la structure des champs magnétiques mesurée expérimentalement est alors comparée aux prédictions numériques et à la théorie RLH. Les résultats expérimentaux et numériques donnent lieu à des comparaisons favorables et sont consistants avec la théorie RLHHelicon discharges produce peaked density profiles with radial density gradients creating a potential well that sets up Radially Localized Helicon (RLH) waves. This work presents new evidence that the RLH wave is the major power absorption mechanism in the plasma. We present experimentally measured density profiles in an argon helicon plasma used as input to a model which calculates the RF field structure. The actual experimental wave field structure is then compared to the model and compared to the RLH theory. Results from the experimental and model compare favorably with and are consistant with the RLH theory
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Peng, Yan. "Synthèse et caractérisation de poussières carbonées dans une décharge radiofréquence." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10128/document.
Анотація:
La formation de poussières carbonées dans les tokamaks pose actuellement un réel problème (pertes de combustibles liées à la sécurité, pertes énergétiques …). Afin de comprendre les mécanismes de formation de ces poudres (distribution en taille, distribution spatiale et transport) et donc de trouver une méthode pour limiter leur rôle, une étude expérimentale a été réalisée dans une décharge radiofréquence Ar/C2H2. Le plasma et des poudres carbonées ont été caractérisés par différentes techniques (spectroscopie optique d’émission, diffusion du rayonnement, FTIR in-situ, caméra rapide, MEB et FTIR ex-situ). La diffusion du rayonnement polychromatique (IR et UV-visible-proche IR) a été utilisée afin d’obtenir des informations sur la distribution spatiale des poudres et l’évolution de leur distribution en taille. Un modèle, basé sur la théorie de Mie et associé à une méthode de Monte Carlo, a été développé afin de reproduire les mesures de diffusion in-situ. La comparaison entre expériences et simulations numériques à ouvert de nouvelles voies en termes d'interprétation et d'analyse des données. Cette étude est un premier pas vers la détermination en temps réel de la taille et de la densité des poussières en couplant les mesures optiques avec un modèle numérique basé sur la théorie de MieThe formation of carbon dust in tokamaks raises currently several real problems (safety, energy losses ...). To understand the mechanisms of these powders’ formation (size distribution, spatial distribution and transportation) and then find out a way to limit their role, an experimental study was carried out in a radiofrequency discharge Ar/C2H2. The plasma and these carbon powders were characterized by different techniques (optical emission spectroscopy, scattering of radiation, in-situ FTIR, fast camera, SEM and ex-situ FTIR). The scattering of polychromatic radiation (IR and Ultra violet-visible-near infrared) was used to obtain some information about the powders’ spatial distribution and the evolution of their size distribution. A model, based on the Mie theory and associated with the method of Monte Carlo, was developed to reproduce the optical measurements in-situ. The comparison between experiments and numerical simulations provides new roads in terms of interpretation and analysis of their results. This study is the first step to determine in real-time the dust size and density by coupling the optical measurements with the numerical model based on the Mie theory
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Cavarroc, Marjorie. "Nucléation, croissance et comportement de poussières dans les plasmas réactifs radiofréquence basse pression : Des nanocristaux aux grains submicroniques polycristallins." Phd thesis, Orléans, 2007. http://www.theses.fr/2007ORLE2029.
Анотація:
Les gaz ionisés contenant des particules solides, appelés plasmas poussiéreux, sont principalement utilisés pour le dépôt de couches minces et la synthèse de nanoparticules aux propriétés maîtrisées. L'objectif de cette thèse était de synthétiser des poussières de taille et/ou composition chimique connues en vue d'applications en microélectronique, photovoltaïque (nanocristaux de silicium) et astrophysique (tholins, ISD grains). La localisation et l'étude du démarrage de la phase d'agrégation des nanocristaux, par l'étude paramétrique d'une instabilité, ont été réalisées dans des plasmas d'Argon/Silane. Puis, une étude de la forme et du comportement du nuage de poussières a été menée dans deux décharges différentes. Elles ont mis en évidence la forte influence de la croissance des poussières sur le plasma et sur le nuage, et d'optimiser nos paramètres de dépôt pour les nanocristaux de silicium non-agglomérés. Une étude paramétrique des caractéristiques électriques du plasma (courant, tension et densités électronique et ionique) en Azote/Méthane a permis de cibler les meilleurs paramètres pour synthétiser des tholins (aérosols analogues de Titan). Par ailleurs, l'ellipsométrie in-situ de Mie-Rayleigh en chimie Azote/Acétylène nous a donné certaines informations sur les analogues de poussières interstellaires synthétisés (structure, indice optique). Finalement, l'effet des basses températures de gaz a été exploré afin d'augmenter la taille des nanocristaux de silicium. Différentes hypothèses (chimiques et thermodynamiques) sont discutées dans le but d'expliquer les effets observés : accélération de la cinétique de croissance et augmentation de la taille des nanocristaux.
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Turco, Francesca. "Etudes des plasmas non-inductifs par injection d'ondes à la fréquence cyclotronique électronique dans le tokamak Tore Supra." Aix-Marseille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008AIX11027.
Анотація:
L’objet de ce travail sont les phénomènes qui caractérisent le comportement du plasma dans les décharges non-inductives du tokamak Tora Supra, étudiées en utilisant des perturbations localisées du profil de courant effectuées par ondes à la fréquence électronique cyclotronique (FCE). Pour ce qui concerne les régimes MHD, qui dégradent fortement le confinement et affectent négativement la stabilité du plasma, on a pu montrer comment un comportement dynamique du facteur de sécurité qui tende vers un rétrécissement du profil, peut causer le déclenchement de ces régimes. Le phénomène des oscillations non-linéaires de température a aussi été étudié, du point de vue d’une description analytique, aussi bien que de celui expérimental. En analysant une base de données étendue à décharges de type différents, on a pu enfin documenter l’existence d’une relation étroite entre le passage du q0 par les surfaces rationnelles principales et la création d’une ITBIn this work we addressed the issue of the phenomena typical of the non-inductive discharges in the Tore Supra tokamak, probed by means of localised perturbations of the current density profile, performed by electron cyclotron (EC) waves. Concerning the MHD regimes (which strongly degrade the confinement), we have shown that a dynamic evolution of the safety factor q which tends to shrink its profile appears to be the cause of the triggering of such regimes. The phenomenon of non-linear temperature oscillations (deriving from the non-linear coupling between the electron temperature and the current density) has also been addressed, to provide an analytical description as well as from the experimental point of view. Finally, observations based on an extended database allowed to document the existence of a tight relation between the central value of q passing through low order rational values and the formation of an internal transport barrier (ITB)
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Kaeppelin, Vincent. "Caractérisation d'une source de plasma hélicon et application à l'implantation ionique par immersion plasma." Aix-Marseille 1, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX11027.
Анотація:
Cette thèse a porté sur l'étude d'une source de plasma de type hélicon et sur l'implantation ionique par immersion plasma (IIIP). La caractérisation du réacteur s'est faite dans des plasmas d'argon à l'aide d'une sonde de Langmuir, et d'un spectromètre de masse, doté d'un secteur d'analyse en énergie. Suivant les valeurs de puissance injectée, pression de gaz et champ magnétique, trois modes de couplage distincts ont été mis en évidence : un couplage capacitif à faible puissance avec des densités comprises entre 10[9] et 10[10] cm[-3], puis avec une puissance plus élevée, un couplage inductif avec une augmentation de la densité (10[10]-10[11] cm[-3]) et enfin, à forte puissance (> 1 kW), une onde hélicon peut être excitée par l'antenne et participer à une ionisation en volume du plasma (densité entre 10[11] et 10[12] cm[-3]). Un travail sur les plasmas pulsés est également présenté dans ce mémoire. Ces valeurs de densités élevées pour des plasmas à basse pression (< 5 [mu]Bar) peuvent s'avérer particulièrement intéressantes pour des procédés de micro électronique, et en particulier pour l'IIIP. Ainsi, la société IBS, spécialisée dans l'implantation ionique, développe depuis quelques années un procédé d'IIIP et afin de l'améliorer, a souhaité adapter une source de plasma radiofréquence sur son prototype. La caractérisation du nouveau réacteur a été faite dans des plasmas d'azote et de trifluorure de bore (BF3). Nous avons ainsi montré une augmentation de la densité de un à deux ordres de grandeurs, suivant la valeur de puissance injectée, par rapport à la configuration initiale. Désormais, une large gamme de densités est accessible (10[7] à 10[10] cm[-3]). Une étude de la composition chimique des plasmas a également été réalisée. Des implantations de bore ont été effectuées à l'aide de ce procédé pour réaliser des cellules solaires. Les analyses SIMS de ces cellules ont montré la formation de jonctions ultra-fines, qui doivent permettre d'améliorer le rendement des photopiles
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Soulier, Manon. "Caractérisation et optimisation d'une source plasma pour le traitement de semences dans le domaine agroalimentaire." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30278.
Анотація:
La conservation des produits et l'optimisation des rendements sont au centre des préoccupations de l'industrie agroalimentaire afin d'assurer la sécurité alimentaire d'une population mondiale en expansion. Les techniques agricoles actuelles sont majoritairement appliquées sur les semences, à l'origine de tous les aliments, et les premières cibles des contaminants. L'utilisation intensive d'intrants chimiques se révèle nuisible pour la sécurité sanitaire de l'agriculteur et pour la biodiversité. Depuis les années 2010, les plasmas sont étudiés comme alternatives potentielles à ces méthodes pour leurs propriétés biocides, leurs actions dans la germination de semences et pour la dégradation de molécules. Dans ce contexte, un procédé de plasma d'air à basse pression (1 pascal) est étudié et optimisé en vue d'une application au traitement de semences. Les graines sont disposées sur une grille connectée à la masse dans une enceinte sous vide de 80 litres. La source principale est un applicateur micro-ondes (MW) à structure coaxiale régie par le phénomène de résonance cyclotronique des électrons (RCE). L'étude des propriétés fondamentales (espèces excitées, densités et températures électroniques) de ces plasmas à différentes positions dans le réacteur a permis de définir deux régimes de fonctionnement dépendants de la puissance injectée. Une forte densité d'espèces est générée dans la zone de RCE puis diffusée dans l'enceinte. Cette distribution est volumique à basse puissance et dirigée vers les parois à partir de 100 W. Une source radiofréquence (RF) à couplage capacitif est ajoutée en complément. Une étude paramétrique est réalisée en faisant varier la puissance RF. Une puissance RF supérieure à la puissance MW entraîne une densité d'espèces réactives plus importante et plus uniforme en volume. Ces espèces sont susceptibles d'interagir avec les graines. L'efficacité de ce procédé dans les problématiques agricoles est établie à travers deux études distinctes réalisées sur des graines certifiées non traitées par des pesticides. - Les aliments sont susceptibles d'être contaminés par des moisissures causant une décomposition précoce des tissus organiques et la réduction, à termes, des réserves. La faculté de certaines moisissures à produire des mycotoxines, présente un risque sanitaire pour le consommateur (e.g. déoxynivalénol : DON, produit par Fusarium spp.). La flore native de grains de blé tendre panifiable (Triticum aestivum L.) est identifiée avant de quantifier l'efficacité fongicide du plasma sur celle-ci. La dégradation de la mycotoxine DON engendrée par la source MW est estimée sur un substrat de verre et sur les grains de blé. La conservation post-traitement du taux d'humidité et de la teneur en gluten dans la farine de blé, est vérifiée afin d'assurer son utilisation pour la panification.[...]Agri-food industry issues concern food products storage, and yields increase. Since the 1950's, intensive agriculture, chemical pesticides based, and massive irrigation are means used to confront increasing population needs. However, these practices have shown adverse effects on biodiversity and farmers health. Several studies have shown relevant results on cold plasmas fungicidal properties, action on seed germination and on chemicals degradation. A low-pressure air plasma (1 pascal) process was used and optimized for seed treatment. Seeds were placed onto a grounded grid inside an 80 liters reaction chamber exposed to two kinds of plasma. The main source was an electron cyclotron resonance microwave plasma applicator (MW-ECR). Plasma fundamental properties (emitted species, electron densities and temperatures) were measured to map the discharge. This characterization allowed to define two plasma regimes considering the injected power. High species density was generated inside the ECR area. At low-powers, species were diffused inside the plasma volume whereas by exceeding 100 W, they were carried towards the walls. The secondary source was a capacitively coupled radiofrequency plasma source (RF-CCP). The previous plasma parametric study was completed by varying the radiofrequency power. RF power greater than MW power results in higher reactive species density and a volume uniformization of plasma. These species are likely to interact with the seeds. This process efficiency in the agricultural issues of fungal contamination and seed yield optimization was established through two separate studies carried out on seeds which have been certified chemical treatment free. - Seeds represent the first step of the food production chain, constituting most of food products. Fungal contaminants have negative effects on seeds from field to consumer. They are crops spoilers, impacting production yields and food stocks. Molds, such as Fusarium spp. may produce mycotoxins during their metabolism process, responsible on health hazards (e.g. deoxynivalenol: DON or vomitoxin). Plasma discharges fungicidal properties were evaluated on bread wheat seeds (Triticum aestivum L.). Wheat seeds native fungal flora was identified before quantifying their inactivation by the plasma process. The microwave plasma process can face to the substrate matrix effect. This phenomenon was studied by comparing DON degradation onto plate glass carriers and wheat carriers. Post-treated seeds conformity for bread making was evaluated by physicochemical properties such as moisture and gluten contents. Germination yields were also evaluated in order to be consistent with a sustainable agriculture approach. [...]
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Chouli, Billal. "Effet des particules rapides sur la rotation des plasmas de Tokamak sans injection de moment angulaire extérieur." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4084/document.
Анотація:
En présence de rotation toroïdale, une amélioration de la stabilité et des performances du plasma ont été observées. Or les sources extérieures de moment angulaire seront très limitées pour les futurs tokamaks, et notamment pour ITER. Par conséquent, il apparait capital d'investiguer les différents mécanismes de génération intrinsèque de rotation toroïdale, afin de prédire les profils de rotation dans les machines à venir. D'intrigantes observations de rotation intrinsèque sont faites dans de nombreuses machines, pour des décharges plasma en présence de chauffage à la fréquence hybride basse et cyclotronique ionique. Les profils de vitesse observés sont dans la direction parallèle au courant plasma (co-courant) mais aussi dans la direction opposée au courant plasma (contre-courant). Ceci a suscité un effort important de la communauté scientifique pour la compréhension des mécanismes à l'origine des observations expérimentales. Néanmoins, à ce jour, l'ensemble des interprétations proposées n'offrent pas une vision claire des mécanismes en jeu. Le travail réalisé dans cette thèse, s'inscrit dans cette problématique et concerne plus précisément le tokamak Tore Supra, dont le chauffage dominant est assuré par les ondes radiofréquencesToroidal flows are found to improve the performance of the magnetic confinement devices with increase of the plasma stability and confinement. In ITER or future reactors, the torque from NBI should be less important than in present-day tokamaks. Consequently, it is of interest to study other intrinsic mechanisms that can give rise to plasma rotation in order to predict the rotation profile in experiments. Intriguing observations of plasmas rotation have been made in radio frequency (RF) heated plasmas with little or no external momentum injection. Toroidal rotation in both the direction of the plasma current (co-current) and in the opposite direction (counter-current) has been observed depending on the heating schemes and plasma performance. In Tore Supra, most observations in L-mode plasmas have been in the counter-current direction. However, in this thesis, we show that in lower hybrid current drive (LHCD), the core toroidal rotation increment is in co- or counter-current direction depending on the plasma current amplitude. At low plasma current the rotation change is in the co-current direction while at high plasma current, the change is in the counter-current direction. In both low and high plasma current cases, rotation increments are found to increase linearly with the injected LH power. Several mechanisms in competition which can induce co- or counter-current rotation in Tore Supra LHCD plasmas are investigated and typical order of magnitude are discussed in this thesis
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D'Amico, Ciro. "Filamentation femtoseconde dans les milieux transparents passifs et amplificateurs, et étude de la filamentation comme source de radiation secondaire." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003498.
Анотація:
Ce travail de thèse peut être divisé en deux parties. Dans la première partie on présente une étude de la filamentation d'impulsions laser femtoseconde dans les milieux Kerr transparents passifs et amplificateurs; les résultats principaux de cette partie sont les suivants: mise en place d'une nouvelle technique (P-scan) pour l'étude des différents régimes de propagation non linéaire d'une impulsion femtoseconde dans les gaz (chapitre III), et mise en évidence de la possibilité d'augmenter l'énergie et la puissance transportées par un seul filament, bien au dessus du seuil d'apparition de multi-filaments (chapitres IV et V). Dans la deuxième partie, on étudie le plasma généré par filamentation en tant que source de radiation électromagnétique secondaire, dans les bandes Ter! ahertz et Radiofréquences. L'étude du filament comme source de radiation Terahertz est décrit dans les chapitres VI, VII et VIII ; elle a amené à la découverte d'un nouveau mécanisme d'émission radiale en présence d'un champ électrique statique longitudinal le long de l'axe du filament. Nous avons aussi découvert un nouveau mécanisme d'émission Terahertz en l'absence de champ appliqué; cette fois la radiation est émise vers l'avant dans un cône fermé autour de l'axe de propagation du filament. Le mécanisme d'émission, modélisé en collaboration avec le Prof. Tikhonchuk de l'Université de Bordeaux 1, s'est révélé être en très bon accord avec les observations expérimentales. Enfin, nous avons mis en évidence la possibilité de transformer un canal de plasma produit par la! ser en une antenne dipolaire, qui peut émettre des radiof! réq uences. Ce sujet est décrit dans le chapitre IX.
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Collette, Stephanie. "Étude de la réactivité de l’eau dans la torche radiofréquencée et la décharge à barrière diélectrique à l’interface plasma atmosphérique - polyéthylène basse densité." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2017. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/256608.
Анотація:
Dans la littérature, peu d’études traitent de l’utilisation de l’eau dans un plasma car elle a tendance à les déstabiliser. Pourtant, l’eau possède un haut potentiel de réactivité et est une voie plus verte pour générer des OH. Nous avons donc mené une étude de la réactivité de l’eau dans différents types de plasmas en utilisant plusieurs approches. Notre objectif est de mettre en évidence les différences entre, d’une part, un traitement dans la décharge grâce à l’utilisation d’une décharge à barrière diélectrique et, d’autre part, un traitement en post-décharge grâce à l’utilisation d’une torche radiofréquencée. Dans le premier cas, l’eau est injectée entre les électrodes tandis que dans le second, elle est envoyée dans la post-décharge. Dans les deux situations, nous utilisons l’argon comme gaz plasmagène et travaillons à pression atmosphérique. Ces deux types de plasma sont analysés au niveau de la phase gazeuse et sont utilisés pour modifier un polymère. L’étude de phase gazeuse est réalisée par spectroscopie d’émission optique pour déterminer les espèces émissives présentes dans le plasma, ainsi que par spectrométrie de masse pour la torche. Nous avons pu déterminer les réactions induisant la production et la consommation d’espèces telles que l’Ar, l’O, l’OH, l’H et le N2. Une étude électrique a également été menée sur les deux plasmas. Dans le cas de la torche, c’est une mesure indirecte qui est réalisée grâce à la mesure du courant d’ions dans la post-décharge. Dans le cas de la DBD, différentes analyses ont été effectuées. Premièrement, nous avons déterminé la puissance injectée grâce à l’utilisation des courbes de Lissajous. Ensuite, des mesures de tension et du courant ont été menées pour deux puissances différentes à 10 W et 80 W. Dans les deux cas, une diminution du courant a pu être observée. Nous suggérons que cette diminution soit liée à la consommation des métastables qui, pour la torche, entraine une diminution de production de Ar2+ (responsable du courant d’ions mesuré) et pour la DBD, empêche la production d’électrons. De plus, pour la DBD, cette diminution de courant n’est pas uniquement due à la consommation de métastables mais également à la capacité de l’eau à capter les électrons. Nous avons également observé l’évolution du nombre de filaments en fonction de la puissance et de la quantité d’eau injectée. C’est une augmentation du nombre de filaments qui a été observée et été reliée aux propriétés électriques du plasma.En parallèle, nous avons utilisé ces plasmas afin de modifier un polymère. Nous avons choisi le LDPE comme substrat car, n’étant composé que de carbone et d’hydrogène, il facilite le suivi du greffage de l’oxygène. Le LDPE traité par les différents plasmas, à savoir la torche RF, la DBD à 10 W et la DBD à 80 W a été caractérisé par différentes techniques d’analyse de la surface. Cela nous a permis d’observer, suite au traitement contenant de l’eau, l’évolution de la mouillabilité (WCA), de la composition chimique de la surface (XPS et ToF-SIMS), de la rugosité (AFM), du changement de masse du film ou encore de la réticulation (ToF-SIMS). De plus, une étude dans la profondeur du film a aussi été menée (XPS et ToF-SIMS) dans le but d’observer la diffusion de l’oxygène et du deutérium dans le substrat.Nous avons pu déterminer les espèces interagissant avec la surface du LDPE. En fonction du type de plasma, des mécanismes différents de greffage ont été envisagés. Dans tous les cas, un greffage d’oxygène a été observé et associé à la présence de radicaux OH. Pour ce qui est de la torche et de la DBD 80 W, un décapage a également pu être observé. Dans le cas de la torche, ce décapage est associé à l’effet combiné de l’oxygène atomique et des UV. Pour la DBD, en raison du grand courant mesuré et de la grande puissance injectée, nous supposons l’effet combiné des argons métastables et des électrons induisant un changement important de la rugosité. Grâce à l’équation de Wenzel, nous avons également corrélé les mesures XPS, WCA et AFM. Cependant, pour de longs temps de traitement par DBD à 80 W, l’augmentation de la rugosité est tellement importante que le modèle de Wenzel n’est plus d’application ;le modèle de Cassie-Baxter semble dans ce cas plus adéquat pour comprendre le comportement de la surface du LDPE.Cette thèse a donc permis de déterminer les espèces générées lorsque de l’eau est présente dans le plasma, mais également d’observer leurs effets sur la modification de la surface du LDPE.Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Fechner, Benjamin. "Optimisation des antennes radio-fréquences A2 pour le chauffage cyclotronique ionique sur le tokamak JET." Aix-Marseille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX11053.
Анотація:
En 1994, quatre blocs de la nouvelle antenne a2 de jet ont ete utilises pour le chauffage du plasma avec des ondes magnetosoniques rapides a la resonance cyclotronique ionique. Un bloc consiste de quatre conducteurs couples electromagnetiquement. D'une facon inattendue, la puissance couplee au plasma par les conducteurs interieurs etait plus faible que celle-ci couplee par les conducteurs exterieurs. La performance de l'antenne etait reduite. Nous avons trouve les caracteristiques du systeme icrf du jet: des conducteurs d'antenne, du conducteur cross-over a l'interieur de la boite d'antenne, de l'ecran de faraday, des lignes d'alimentation de puissance, et du systeme d'accord automatique. Nous avons etudie les causes pour l'imbalance de puissance couplee par les conducteurs d'antenne. Nous avons trouve que cette imbalance etait a cause d'une asymetrie intrinseque aux conducteurs et a cause de la transformation particuliere de l'impedance par les conducteurs cross-over. Tous les huite conducteurs cross-over ont ete modifies. Cette modification, apres les premieres semaines d'operation, a ete un succes. La performance de l'antenne a ete considerablement amelioree. En plus nous avons modelise le bloc d'antenne a2. Le modele tient compte au couplage de l'onde rapide au plasma. De meme, il tient compte au couplage entre les conducteurs d'antenne. Les calculs concernant la puissance couplee au plasma en dependance de la distance du plasma vers l'antenne sont en bon accord avec l'experience. Concernant d'autres parametres, par exemple l'imbalance de la puissance couplee au plasma et sa reduction apres la modification du conducteur cross-over, nous avons obtenu un bon accord qualitatif. Pour l'amelioration du modele et sa validation il fallait la solution consistente des equations de maxwell et des mesures exactes du profile de densite au bord du plasma
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Tixier, Christelle. "Dépôt chimique en phase vapeur de carbone amorphe hydrogéné sur des substrats métalliques (TA6V) dans une post-décharge micro-onde assistée par polarisation radio fréquence." Limoges, 1995. http://www.theses.fr/1995LIMO0043.
Анотація:
Des melanges argon/methane et argon-hydrogene/methane ont ete utilises pour deposer du carbone amorphe hydrogene dans une post-decharge micro-onde assistee par une polarisation radiofrequence. Dans un premier temps, une etude parametrique sur des substrats de silicium a permis le choix d'un point de fonctionnement. Les films ont globalement les caracteristiques de ceux obtenus par les techniques les plus courantes (pecvd rf, faisceaux d'ions). Leur densite est de 1,5 et leur teneur en hydrogene de l'ordre de 40 at. %. La vitesse de depot et les proprietes des couches dependent de la tension de polarisation r. F. Et de la composition de la phase gazeuse. Par ailleurs, l'analyse spectroscopique de la post-decharge a permis de correler l'emission de la raie ch et la vitesse de depot. Les films deposes sur l'alliage metallique base titane se sont reveles non-adherents. L'utilisation d'une sous-couche de type oxycarbure de silicium a permis d'ameliorer l'adherence: bien qu'un decollement adhesif soit encore observe lors des essais par scratch-test, le decollement systematique sur le titane a ete supprime et l'adherence sur silicium fortement amelioree. Des mesures de contrainte dans les films et des analyses de l'interface ont permis une meilleure comprehension de l'origine des problemes d'adherence. D'une part, la determination de la contrainte globale n'a pas revele de differences significatives entre les deux types de substrats. D'autre part, des analyses par aes, sims et xps mettent en evidence l'importance de l'oxygene present a l'interface film/substrat tout particulierement dans le cas des substrats metalliques. Enfin, une serie d'essais a montre la necessite d'adapter le pretraitement par plasma avant depot a la nature du substrat. Les valeurs maximales de charge critique obtenues sont alors de 7 et 35 n sur titane et silicium respectivement
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Manaa, Chadlia. "Influence du désordre sur les propriétés opto-électroniques de films minces de cyclohexane déposés par polymérisation plasma." Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2015. http://www.theses.fr/2015AMIE0001.
Анотація:
Dans ce travail avons mis en évidence l’influence de la puissance radio-fréquence (RF) sur les différentes propriétés microstructurales, optiques, électriques, paramagnétiques ainsi que la morphologie des films minces polymérisés par PECVD capacitive, en utilisant la vapeur du cyclohexane comme précurseur.A faible puissance RF les surfaces de nos films sont poreuses et fortement hydrogénées. Elles possèdent un caractère hydrophile. L’augmentation de la puissance RF (à partir de 120 W) engendre une microstructure moins hydrogénée des couches et favorise les réarrangements atomiques entre les atomes de carbone et notamment, la formation de liaisons de type C=C (C-sp²). Dans cette gamme de puissance nous avons réussi à augmenter le caractère conducteur de nos films polymérisés. Ces résultats sont en bon accord avec les mesures optiques qui montrent qu'à forte puissance RF les films obtenus sont plus durs (augmentation de n avec la puissance) et leur gap optique est de plus en plus faible. Cette diminution du gap optique a été interprétée en termes de distorsions, de graphitisation et de réorganisation des sites C-sp2 pour former des amas plus grands et mieux organisés. Il apparaît, en combinant ces mesures avec celles obtenues sur la microstructure (Raman et Infrarouge), que l’augmentation de la conductivité électrique et la diminution du gap optique correspondent à une augmentation du nombre des doubles liaisons C=C, c’est-à-dire, une « graphitisation » du film favorisant ainsi le caractère conducteur.Néanmoins, la conductivité électrique reste faible, ce qui est expliqué par les mesures de résonance paramagnétique électronique (RPE), qui montrent qu’il existe des défauts au sein des sites C-sp2 et que la densité de spins augmente avec la puissance RF, indiquant que la densité de défauts augmente dans les films minces déposés à forte puissance RF. De plus le rétrécissement des raies RPE lorsque la puissance RF augmente, indique la diminution de l’interaction d’échange entre les spins suite à leur délocalisation dans les structures des liaisonsIn this work we have shown the influence of the radio frequency (RF) power on the microstructural, optical, electrical, electronic and morphological properties of thin films polymerized by capacitive PECVD using cyclohexane as precursor gas.At low RF power, the surfaces of our films are porous and highly hydrogenated. They have a hydrophilic character. The increase in the RF power (above 120 W) generates less hydrogenated microstructure and promotes atomic rearrangements between the carbon atoms, including the formation of C = C (C-sp²) bonds. In this RF power range we observed an increase of the conductor character of our polymerized films. These results are in good agreement with optical measurements, show that high RF power induces harder deposited films (increase of n with RF power) and a decrease in the optical gap. This decrease in the optical gap was interpreted in terms of distortions, graphitization and reorganization of the C-sp2 sites, which form larger and better organized clusters. It appears, by combining these measurements with those obtained on the microstructure (Raman and FTIR), that the increase in the electrical conductivity and the decrease of the optical gap is associated with the increase in the number of C = C double bonds, that is to say a "graphitization" of the film, promoting the conductive nature.However, the electrical conductivity values are still a little low, which is explained by the electron paramagnetic resonance (EPR) measurements, which showed the presence of defects within the C-sp2 sites, and that the spin density increases with RF power, suggesting an increase in the defect density in the thin films deposited at high RF power. Furthermore, the narrowing of the EPR lines when the RF power increases indicates a decrease in the exchange interaction between spins as a result of delocalization phenomena in the bond structures
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Manaa, Chadlia. "Influence du désordre sur les propriétés opto-électroniques de films minces de cyclohexane déposés par polymérisation plasma." Thesis, Amiens, 2015. http://www.theses.fr/2015AMIE0001/document.
Анотація:
Dans ce travail avons mis en évidence l’influence de la puissance radio-fréquence (RF) sur les différentes propriétés microstructurales, optiques, électriques, paramagnétiques ainsi que la morphologie des films minces polymérisés par PECVD capacitive, en utilisant la vapeur du cyclohexane comme précurseur.A faible puissance RF les surfaces de nos films sont poreuses et fortement hydrogénées. Elles possèdent un caractère hydrophile. L’augmentation de la puissance RF (à partir de 120 W) engendre une microstructure moins hydrogénée des couches et favorise les réarrangements atomiques entre les atomes de carbone et notamment, la formation de liaisons de type C=C (C-sp²). Dans cette gamme de puissance nous avons réussi à augmenter le caractère conducteur de nos films polymérisés. Ces résultats sont en bon accord avec les mesures optiques qui montrent qu'à forte puissance RF les films obtenus sont plus durs (augmentation de n avec la puissance) et leur gap optique est de plus en plus faible. Cette diminution du gap optique a été interprétée en termes de distorsions, de graphitisation et de réorganisation des sites C-sp2 pour former des amas plus grands et mieux organisés. Il apparaît, en combinant ces mesures avec celles obtenues sur la microstructure (Raman et Infrarouge), que l’augmentation de la conductivité électrique et la diminution du gap optique correspondent à une augmentation du nombre des doubles liaisons C=C, c’est-à-dire, une « graphitisation » du film favorisant ainsi le caractère conducteur.Néanmoins, la conductivité électrique reste faible, ce qui est expliqué par les mesures de résonance paramagnétique électronique (RPE), qui montrent qu’il existe des défauts au sein des sites C-sp2 et que la densité de spins augmente avec la puissance RF, indiquant que la densité de défauts augmente dans les films minces déposés à forte puissance RF. De plus le rétrécissement des raies RPE lorsque la puissance RF augmente, indique la diminution de l’interaction d’échange entre les spins suite à leur délocalisation dans les structures des liaisonsIn this work we have shown the influence of the radio frequency (RF) power on the microstructural, optical, electrical, electronic and morphological properties of thin films polymerized by capacitive PECVD using cyclohexane as precursor gas.At low RF power, the surfaces of our films are porous and highly hydrogenated. They have a hydrophilic character. The increase in the RF power (above 120 W) generates less hydrogenated microstructure and promotes atomic rearrangements between the carbon atoms, including the formation of C = C (C-sp²) bonds. In this RF power range we observed an increase of the conductor character of our polymerized films. These results are in good agreement with optical measurements, show that high RF power induces harder deposited films (increase of n with RF power) and a decrease in the optical gap. This decrease in the optical gap was interpreted in terms of distortions, graphitization and reorganization of the C-sp2 sites, which form larger and better organized clusters. It appears, by combining these measurements with those obtained on the microstructure (Raman and FTIR), that the increase in the electrical conductivity and the decrease of the optical gap is associated with the increase in the number of C = C double bonds, that is to say a "graphitization" of the film, promoting the conductive nature.However, the electrical conductivity values are still a little low, which is explained by the electron paramagnetic resonance (EPR) measurements, which showed the presence of defects within the C-sp2 sites, and that the spin density increases with RF power, suggesting an increase in the defect density in the thin films deposited at high RF power. Furthermore, the narrowing of the EPR lines when the RF power increases indicates a decrease in the exchange interaction between spins as a result of delocalization phenomena in the bond structures
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Berio, Stéphan. "Développement de coupleurs à la fréquence hybride pour la génération non inductive du courant dans un Tokamak." Aix-Marseille 3, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX30084.
Анотація:
Utilisee a ses debuts comme chauffage pour atteindre les temperatures necessaires a la fusion d'un plasma thermonucleaire, l'onde hybride s'est averee la methode la plus efficace pour la generation non inductive du courant dans un tokamak. La taille et les objectifs d'une machine future telle que iter ont conduit a la conception de nouvelles antennes (en cours de realisation sur tore supra). Ces nouvelles antennes a guides d'onde surdimensionnes, sont plus simples, plus robustes et capables de passer autant sinon plus de puissance que les antennes actuelles. Cette these contribue a la realisation d'un nouveau code de calcul appele aloha (pour advanced lower hybrid antenna) qui, a terme, permettra de connaitre les caracteristiques et le comportement de ces nouvelles antennes surdimensionnees faces a un plasma de tokamak. Elle constitue egalement un premier pas dans l'interpretation de donnees experimentales se rapportant aux mesures de couplage, d'absorption et de generation de courant de l'onde hybride reellement emise par un grill a guides d'onde rectangulaires. De plus, elle pose les bases de l'etude de ces nouvelles antennes face a un champ magnetique de confinement non parallele aux petits cotes des guides et/ou faces a des inhomogeneites poloidales du plasma
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Bazinette, Rémy. "Effet de la forme d'excitation électrique sur une décharge contrôlée par barrière diélectrique (dbd) à la pression atmosphérique et application au dépôt de couche mince." Thesis, Pau, 2016. http://www.theses.fr/2016PAUU3009/document.
Анотація:
Les décharges contrôlées par barrière diélectrique (DBD) homogènes à pression atmosphérique sont une alternative pour réaliser des couches minces sur de grandes surfaces, en continu, sans système de pompage. La physique de ces décharges tout comme les propriétés des couches minces obtenues sont bien établies en excitation sinusoïdale basse fréquence (< 200 kHz) et radiofréquence (13,56 MHz). L’objet de cette thèse est d’étendre le domaine de fonctionnement de ces décharges dans un mélange Penning Ar/NH3. Pour ce faire, un dispositif original a été mis au point permettant de faire varier la fréquence d'excitation en tension sinusoïdale entre 50 kHz à 18 MHz. La DBD nanopulsée répétitive a également été étudiée. L’objectif est d’identifier de nouveaux modes de fonctionnement de la DBD homogène et d’en maximiser la puissance pour augmenter la vitesse de dépôt de couche mince tout en maintenant une qualité compatible avec les applications. Dans un mélange Ar-NH3, le régime de fonctionnement de la décharge transit de luminescent (GDBD) à Townsend (TDBD) vers 250 kHz puis à RF-DBD à partir de 3 MHz. Les mesures électriques et optiques qui ont été réalisées montrent que la puissance moyenne des décharges homogènes augmente d'un facteur 30 entre les régimes GDBD et RF-DBD (jusqu'à 35 W/cm3) tandis que la tension d'amorçage est réduite d'un facteur 6. Ces observations couplées aux spectres d’émission des décharges indiquent que la densité d’électrons augmente de plusieurs ordres de grandeur alors que leur énergie décroit. Ces résultats s’expliquent par un changement de mécanisme d'ionisation avec un rôle dominant de l'émission d'électron secondaire à la cathode en basse fréquence (GDBD et TDBD) tandis que l'ionisation en volume domine en RF-DBD. Les deux transitions entre les régimes GDBD-TDBD et TDBD-RF-DBD sont étudiées. La première est liée au temps de transit des ions de l'anode vers la cathode qui devient plus long que la demi-période. En conséquence, la chute cathodique ne se forme pas. La deuxième transition est liée au piégeage des ions puis des électrons qui dépend de la tension appliquée, de la valeur de l'espace interélectrode et de la fréquence. Ces régimes de décharges sont comparés au régime nanopulsé répétitif (NPR-DBD). Les conditions conduisant à une décharge homogène ont été trouvées. La puissance maximale en régime homogène est de 17 W/cm3 ce qui est 17 fois plus élevé que pour un régime sinusoïdal à même fréquence. Elle est obtenue pour une fréquence de répétition de 30 kHz avec un pulse de tension de 10 ns. Les dépôts de nitrure de silicium et d’oxyde de silicium obtenus à partir de SiH4 avec des GDBD, RF-DBD et NPR-DBD ont été étudiés. Dans tous les cas, la vitesse de dépôt est définie par la puissance de la décharge. L'augmentation de la puissance de la décharge avec la fréquence permet d'augmenter la vitesse de dépôt de 30 à 90 nm/min. Néanmoins avec l'utilisation de silane à température ambiante, des nanoparticules se forment en RF lorsque la puissance de la décharge est forte. La modulation d'amplitude empêche la formation des poudres. Pour ce faire l'énergie injectée pendant le Ton doit être inférieure à 100 µJ. Comme les précurseurs ne sont plus consommés par la formation de poudres, ils sont disponibles pour la croissance de la couche ce qui double la vitesse de dépôt par rapport au continu pour la même puissance moyenne. L'augmentation de la vitesse de dépôt sans poudre avec la puissance moyenne nécessite une augmentation de la fréquence de modulation (> 1 kHz) ce qui implique un Ton de plus en plus court pour limiter l'énergie injectée.Ce travail a mis en évidence un nouveau régime de décharge, la TDBD, en Ar-NH3. Il a permis de comparer les GDBD, TDBD, RF-DBD et NRP-DBD dans la même configuration de décharge. Pour la première fois des dépôts de couches minces ont été faits par RF-DBD et il a été montré que la modulation du plasma peut augmenter significativement la vitesse de dépôtThe homogeneous discharge controlled by dielectric barrier at atmospheric pressure and their applications are a promising field of activity because of their advantages in contrast with the low pressure processes, especially for the on line treatment of large surface without pumping system. The physics of these discharges as the thin film properties obtained are well established with low frequency sinusoidal (<200 kHz) and radiofrequency excitation (13.56MHz). This is what is explored in this thesis aimed to find and explore new modes of homogeneous DBD and maximizing the power to optimize the deposition rate while maintaining quality thin layers. To achieve this goal, an original device has been developed varying the excitation frequency from 100 kHz to 18 MHz. The frequency increase on this range have many consequences. In an Ar-NH3 mixture, the discharge regime becomes successively a glow (GDBD) then Townsend (TDBD) around 250 kHz then RF-DBD from 3 MHz. The electrical and optical measurements that have been done show that the average power of the homogeneous discharges increases by a factor of 30 between GDBD regime and RF-DBD regime (up to 35 W/cm3) while the breakdown voltage is reduced by a factor 6. These observations coupled to the discharge emission spectra indicate that the electron density increases by several orders of magnitude while their energy decreases. These results are due to a change of the ionization mechanism with a dominant role of the secondary electron emission at the cathode in low frequency regime (GDBD and TDBD) while the volume ionization is dominate in RF-DBD. Both transitions between GDBD-TDBD regimes and TDBD-RF-DBD are studied. The first is related to the ion transit from the anode to the cathode which becomes longer than the half-period. In consequence, the cathode fall is not formed. The second transition is related to ions and electrons trapping which depends on the applied voltage, the value of the inter-electrode space and frequency.These discharges regime are compared to Nanopulsed repetitively discharge (NPR-DBD). The conditions leading to a homogeneous discharge are found. In homogeneous regime the maximum of the discharge power is 17 W/cm3 which is 17 times higher than for a low sinusoidal voltage for the same frequency. It is obtained for a repetition frequency of 30 kHz with a 10 ns voltage pulse. Hydrogenated silica and silicon nitride thin film obtained from SiH4 with GDBD, RF-DBD and NPR-DBD were studied. In all cases, the deposition rate is defined by the discharge power. The increase of the discharge power with the frequency increases the deposition rate from 30 nm/min to 90 nm/min. However with the use of silane at room temperature, nanoparticles are formed in RF regime when the discharge power is high. The amplitude modulation allows to prevent the formation of powders. AS far as the energy injected during Ton is less than 100 μJ. As the precursors are not consumed by the formation of powders, they are available for the growth of the layer thereby doubling the deposition rate compared to the continuous process for the same average power. Increasing the growth rate without powders with the average power requires an increase in the modulation frequency (> 1 kHz) i.e. a short Ton to limit the injected energy. Thus this work has highlighted a new discharge regime, the TDBD in Ar-NH3 and compared the GDBD, TDBD, RF-DBD and NRP-DBD discharge in the same configuration. For the first time, RF-DBD coating have been made and it has been shown that modulation of plasma, although it decreases the discharge power, can significantly increase the deposition rate
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Benhadjala, Warda. "Fiabilité et miniaturisation des condensateurs pour l'aéronautique : de l'évaluation de composants céramique de puissance à l'étude de nanoparticules hybrides céramique / polymère pour technologies enterrées." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR15271/document.
Анотація:
L’amélioration des systèmes électroniques pour le déploiement de l'avion tout électrique dépend de la capacité des composants passifs, tels que les condensateurs, à réduire leur volume, leur masse et leur coût, et augmenter leurs performances et leur fiabilité, particulièrement dans l’environnement aéronautique. Dans ce contexte, cette thèse a eu pour objectif l’étude et le développement de nouvelles technologies de condensateurs pour des applications avioniques. Dans la première partie des travaux, nous abordons l’évaluation de condensateurs céramique de puissance. La technologie céramique constitue, en effet, l’une des rares solutions matures capables de répondre aux exigences des équipementiers. La caractérisation, l’analyse des mécanismes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité (AMDEC) ainsi que l’étude de fiabilité et de robustesse de composants commerciaux présentant des architectures originales (condensateurs multi-chips) ont été réalisées. Ces résultats ont été complétés par une étude plus amont sur la caractérisation de céramiques frittées par frittage flash (SPS). Les permittivités colossales de ces matériaux permettraient d’accroitre la fiabilité et la miniaturisation des condensateurs tout en conservant de fortes valeurs de capacité et de tension nominale. La seconde partie, plus fondamentale, a été consacrée au développement de nanoparticules céramique/polymère coeur-écorce pour des applications de condensateurs enterrés, opérant aux radiofréquences. La synthèse et les caractérisations physico-chimiques des nanocomposites ainsi que les procédés de fabrication de condensateurs en couches épaisses sont, en premier lieu, décrits. Une méthode de caractérisation électrique large bande a été mise au point pour permettre l’analyse des propriétés diélectriques et des mécanismes de conduction des nanoparticules. Les performances des dispositifs ont été recherchées en fonction de la température et des procédés de mise en forme. En outre, la durabilité en température de ces derniers a été évaluéeThe improvement of electronic systems for the deployment of all-electric aircrafts depends on the ability of passive components, such as capacitors, to reduce their volume, weight and cost, and to increase their performance and reliability, particularly in the aeronautical environment. In this context, the objective of this thesis was to study and develop novel capacitor technologies for avionics. In the first part of this work, the evaluation of power ceramic capacitors has been discussed. Indeed, the ceramic technology appeared to be one of the few mature solutions meeting the requirements of OEMs. The characterization, the failure mode, effects and criticality analysis (FMECA) and reliability and robustness assessment of commercial components using original architectures (multi-chip capacitors) have been performed. These results have been completed by a more advanced study on the characterization of new ceramics sintered by spark plasma sintering (SPS). The colossal permittivity of these materials could allow to increase reliability and miniaturization of capacitors while maintaining high values of capacitance and voltage rating. The second part, more fundamental, is devoted to the development of core-shell ceramic/polymer nanoparticles for embedded capacitors operating at radiofrequencies. The synthesis and the physicochemical characterization of the nanocomposites as well as the manufacturing processes of the thick film capacitors are first described. A new broadband electrical characterization methodology has been developed to analyze the dielectric properties and the conduction mechanisms of the nanoparticles. The effects of the temperature and the manufacturing process on the device performance have been investigated. In addition, the durability was evaluated
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Urbanczyk, Guillaume. "Interaction of High-Power waves with the plasma periphery of WEST & EAST tokamaks." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0181.
Анотація:
Cette thèse vise à étudier les interactions entre le plasma et les parois de tokamaks liées aux ondes à la fréquence cyclotronique ionique (FCI), les interactions plasma-métaux étant à éviter absolument car elles sont synonymes de dégradations matérielles de l’enceinte et la libération d’impuretés métalliques dans le plasma dont les performances s’en trouvent grandement réduites. Cette problématique affecte concrètement toute machine visant à chauffer les ions via des ondes à la fréquence FCI, ce qui sera notamment le cas d’ITER. Cette thèse s'inscrit dans une collaboration entre le CEA Cadarache (France) et l’Institut de Physique des Plasmas à Hefei (Chine). Divers travaux expérimentaux ont été effectués sur les tokamaks EAST (Chine) et WEST (France) afin d'identifier les paramètres pertinents pour d'une part optimiser l'efficacité par laquelle les ondes FCI utilisées pour chauffer le plasma doivent être excitées afin de maximiser la quantité de puissance couplée au plasma tout en minimisant les interactions du plasma avec les parois dues à ce type d'ondes et souvent attribuées au concept de gaine radiofréquence au cœur de cette thèseThis thesis aims at studying phenomena by which Ion Cyclotron Resonance Heating (ICRH) induces interactions between the plasma and the walls of tokamaks, the plasma-metal interactions being deleterious not only to prevent vessel materials degradation but also not to affect plasma performance due to the presence of heavy metallic impurity compared to foreseen fuel (namely deuterium and tritium). This problematic basically affects any machine aiming at heating the ions with waves at the ion cyclotron frequency, which in particular will be the case of ITER. This thesis is the result of a collaboration between CEA Cadarache (France) and the Institute of Plasma Physics in Hefei (China). Various experimental work have been carried out on the EAST (China) and WEST (France) tokamaks in order to identify the relevant parameters allowing to optimize the efficiency by which the ICRF waves – used to heat the plasma – must be excited in order to maximize the amount of power coupled, while simultaneously minimizing the plasma interactions with the walls due to this type of waves and the so called radiofrequency sheath excitation
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Nguyen, Anh Phuong. "Interconnexions Through Silicon Via pour applications à Haute fiabilité." Caen, 2016. http://www.theses.fr/2016CAEN2059.
Анотація:
Cette thèse porte sur la fiabilité de l’oxyde d’isolation utilisé dans les interconnections 3D « Through Silicon Via » (TSV) développées par IPDIA. Le rôle de cette couche est d’isoler électriquement le substrat du conducteur métallique central des TSVs. L’oxyde d’isolation SiO2 est obtenu par un dépôt « Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition » (PECVD) à basse température (~200 °C) avec l’orthosilicate de tétraéthyle (TEOS) en tant que précurseur gazeux principal. Il est démontré que l’oxyde TEOS contient des ions mobiles H+ à cause de sa basse température de dépôt. Ces ions peuvent se déplacer librement au sein de l’oxyde sous l’effet de la température et du champ électrique, et perturbent le bon fonctionnement du diélectrique (la topologie de charges, la tension de claquage et la durée de vie) ainsi que du substrat (résistivité, pertes). L’impact des ions mobiles est évalué aussi bien dans le régime DC, via les condensateurs MIS (Métal-Isolant-Silicium), qu’en RF jusqu’à 5 GHz, via des lignes de transmission CPW (Coplanar Wave Guide), autant sur des systèmes planaires simplifiés que sur le TSV complet. Lorsque l’oxyde est soumis à des recuits à fort budget thermique, des impuretés diffusent dans le substrat, créant des niveaux d’énergie peu profonds dans la bande interdite du silicium. En conséquence, la résistivité du substrat diminue drastiquement ce qui entraîne des fortes pertes dans le silicium. Deux modèles analytiques qui permettent de modéliser la diffusion des espèces mobiles à faible/fort budget thermique ont été développés. Les résultats de cette thèse permettent d’évaluer l’impact des défauts de l’oxyde d’isolation déposé à basse température pour différentes applications des TSVsThis thesis focuses on the reliability of the isolation oxide used in 3D interconnections called Through Silicon Via (TSV) developed by IPDIA. This layer is intended to isolate electrically the substrate from the central metallic conductor in the TSV. The isolation oxide SiO2 is obtained by Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) at low temperature (~200 °C) with Tetraethyl Orthosilicate (TEOS) as the main gas precursor. Through a number of characterizations, it is shown that H+ mobile ions are present in the isolation oxide, due to its low deposition temperature. These ions can move freely within the oxide under the effect of temperature and electric field, modifying the oxide characteristics (the charge topology, the breakdown voltage and the life span) and the substrate resistivity. The impact of these mobile ions is evaluated in the DC domain, via MIS (Métal-isolant-silicium) capacitors, and the RF domain, via CPW (Coplanar Wave Guide) transmission lines, both for simplified planar systems, as well as for the full TSV. Moreover, once the oxide is submitted to annealing at high thermal budget, the present impurities may diffuse into the substrate, creating shallow energy levels within the silicon band gap. As a result, the substrate resistivity decreases drastically involving high losses within the silicon. Two analytical models, allowing to model the diffusion of the mobile species at low/high thermal budget, were developed. These results can be used to evaluate the impact of typical defects of the low temperature isolation oxide for different possible applications of TSVs
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Younis, Georges. "Modélisation électrique des décharges RF dans des mélanges N2O/He pour applications aux dépôts PECVD utilisés en micro-électronique." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30145.
Анотація:
Ce travail de thèse est consacré à la modélisation du comportement électrique et énergétique des décharges RF à basse pression et température, dans les mélanges N2O/He, sous différentes tensions et pressions. Un modèle particulaire basé sur la technique Monte Carlo couplée à l'équation de Poisson est développé à cette fin. Parmi les résultats de ce modèle, on peut citer, entre autres, la puissance dissipée, le champ et potentiel électriques, les fonctions de distribution, les coefficients et taux de réaction, l'énergie déposée, les paramètres de réaction et de transport ainsi que les densités des particules chargées. Dans le N2O pur comme dans le mélange N2O/He, les rôles des différents processus collisionnels, sur l'équilibre et l'entretien de la décharge, ont été analysés. On a montré que la décharge N2O/He, au moins jusqu'à 85% d'hélium, se comporte comme celle du N2O pur mais avec des énergies moyennes électroniques et ioniques qui augmentent avec le pourcentage d'hélium. L'étude énergétique de la décharge est faite en développant une nouvelle technique de calcul de la puissance, basée sur la comptabilisation des énergies déposées dans le milieu suite à chaque processus collisionnelThis work of thesis is dedicated to the modelling of the electric and energetic behaviour of RF discharges at low pressure and temperature, in the N2O/He mixtures, under different voltages and pressures. A particle model based on the Monte Carlo technique coupled to the Poisson equation is developed to reach this target. Among the results of this model, one can mention, among others, the dissipated power, the electric field and potential, the distribution functions, the reaction coefficients and reaction rates, the deposited energy, the parameters of reaction and transport as well as the densities of the charged particles. In the pure N2O as in the N2O/He mixture, the roles of the different collisional process, on the equilibrium and the maintenance of the discharge, have been highlighted. We showed that the N2O/He discharge, at least until 85% of helium, behave as the one of the pure N2O but with electronic and ionic average energies that increase with the percentage of helium. The energetic study of the discharge is made with the help of a new technique of power calculation, based on the counting of the energies deposited in the medium after every collisional process