Dissertations / Theses on the topic 'Impuretés interstitielles'

Ce travail porte sur l'étude de la migration des impuretés dans le quartz. Celles-ci sont responsables de la dégradation des performances des résonateurs au cours du temps. Quelques rappels généraux sont donnés sur la cristallographie, les propriétés et la technique de croissance du quartz. Les défauts, notamment les impuretés interstitielles, sont inventoriés. Lors de l'étude théorique microscopique est exprimée l'énergie potentielle d'interaction d'un ion interstitiel et des autres ions environnants. Il existe une technique industrielle de purification, appelée sweeping. Grâce à la méthode T. S. D. (thermally stimulated depolarization), très sensible et dont le principe est proche de celui du sweeping, des mesures de courants thermoïoniques ont été réalisées sur divers cristaux de quartz. Chaque maximum de courant observé correspond à une famille d'impuretés dans un site donné. Nous avons caractérisé des cristaux de quartz avant et après traitement de purification. Les influences de la qualité du cristal et de la coupe (orientation) sont également mises en évidence. Les différents paramètres (durée d'application de la tension électrique, amplitude de cette tension et température à laquelle elle est appliquée) intervenant lors de l'expérience sont étudies. Les énergies d'activation caractérisant les impuretés ioniques responsables de pics de courant sont déterminées. Enfin, une étude d'échantillons dopés avec une impureté donnée est réalisée ce qui permet d'identifier la nature des impuretés responsables de certains pics de courant

Qu'il s'agisse de poudres, de monocristaux, ou de polycristaux, les matériaux céramiques sont généralement le siège de gradients de potentiel chimique lors de leur élaboration et de leur utilisation. Dans certaines conditions, il en résulte un phénomène de ségrégation des éléments d'addition ou des impuretés en surface. La composition de surface n'est alors plus représentative de la composition globale du matériau et la réactivité d'une poudre ou d'une surface s'en trouve fortement modifiée. Dans ce travail, nous nous intéressons aux changements de composition entre la surface et le coeur d'un matériau, au dopage de poudres et de monocristaux d'alumine, sachant que leurs propriétés dépendent fortement de la teneur des dopants et des impuretés. Ce travail comprend une partie théorique, ou sont développés différents calculs numériques, permettant de prévoir la répartition des constituants d'une solution solide d'oxydes (telle que (CO,mg)o) soumise à des gradients de potentiel thermodynamique généralisé, d'origines diverses. Ces résultats sont comparés aux résultats expérimentaux de la littérature, ou à des expériences originales réalisées au laboratoire. Cette étude comprend également une partie expérimentale consacrée a la quantification des phénomènes de ségrégation se produisant lors de l'élaboration de monocristaux et de poudres (MEB, MET, XPS quantitatif, EPMA, SIM, RAMAN) d'alumine dopée (Mg,Fe,Ti,V), sous l'effet de variations de température et de pression partielle d'oxygène. Les premiers résultats concernant le contrôle de la répartition des dopants (responsables de la coloration ou des propriétés mécaniques) dans les monocristaux d'alumine fabriques industriellement sont très satisfaisants. Par ailleurs, le contrôle des phénomènes de ségrégation au voisinage des surfaces permet d'espérer une amélioration des propriétés d'usage, telles que la réactivité des poudres et leur aptitude au frittage, la réactivité des céramiques, leur mouillante et leur aptitude à former des liaisons céramique/métal ou céramique/céramique. Sur le plan fondamental, cette étude nous a permis d'aborder le problème très complexe des phénomènes de ségrégation d'équilibre au voisinage des surfaces et interfaces dans les céramiques (phénomènes intervenant à haute température), et d'attirer l'attention sur les difficultés d'analyse expérimentale de ces phénomènes (à température ambiante), par suite des phénomènes de redistribution des espèces intervenant lors du refroidissement. Par ailleurs, dans le cas de matériaux tels que l'alumine, nous avons soulevé, d'une part le problème d'obtention de matériaux homogènes et d'autre part, les risques de phénomènes de redistribution des cations solutés au voisinage des surfaces, lors de traitements thermiques effectués, pour l'obtention de grandeurs physiques (coefficients de diffusion, conductivités. . . ).

Les mécanismes de piégeage de quelques métaux de transition par des cavités créées par implantation hélium ont été étudiés. Dans la zone de projection, les dislocations et les fautes d'empilement, générées par cette implantation, peuvent aussi contribuer au phénomène de piégeage, mais ce travail a été principalement dédié aux interactions impuretés-cavités. Les éléments hybrides (Au, Pt) se piègent par chimisorption alors que les éléments interstitiels (Ag, Ni, Cu) peuvent également précipiter dans la zone de défauts. Lors de la chimisorption, les atomes sont préférentiellement adsorbés sur les faces vicinales d'une cavité. Les variations de l'énergie de surface de ces faces vicinales, induites par l'adsorption des impuretés, entraînent des changements de la morphologie des cavités. Par ailleurs, nous avons montré que la saturation de la totalité des sites pièges n'est pas une condition préalable à la croissance d'une phase 3D, une saturation locale des faces vicinales est suffisante pour que ce phénomène se produise. Quant à la précipitation, le nickel et le cuivre forment des siliciures respectivement NiSi2 et -Cu3Si, qui sont les phases les plus stables à haute température. L'argent précipite facilement dans la zone de défaut, aussi bien sur les dislocations qu'à l'intérieur des cavités, mais c'est ce deuxième type de piégeage qui est le plus stable à haute température. Contrairement aux autres éléments (Ni, Cu), l'argent précipite sans formation de siliciure avec deux relations d'épitaxie par rapport au silicium, tout comme le NiSi2/Si(111). Deux impuretés impliquant deux types de défauts ponctuels (lacunes et auto-interstitiels) peuvent précipiter sur une même cavité en formant deux phases distinctes. Puisque la chaîne de cavités forme une barrière efficace à la diffusion de métal, il est préférable de former les cavités avant les différentes étapes de la réalisation d'un composé<br>The trapping mechanisms of some transition metals at cavities induced by high energy helium implantation were studied. In the projected range, dislocations and stacking faults, generated by the implantation, can also contribute to the trapping phenomenon, but this work was mainly focused on interactions between impurities and cavities. The hybrid elements (Au, Pt) are trapped by chemisorption on the cavity walls while interstitial elements (Ag, Au, Cu) can also precipitate in the defect area. During chemisorption, metallic impurity atoms are preferentially adsorbed on vicinal faces of cavities. The surface energy variations of these vicinal faces, due to impurity adsorption, lead to changes in the cavity shape. Moreover, we found that complete covering of the gettering centers is not necessary for a 3-dimensional phase to be formed, a local complete covering is enough to get this phenomenon. Nickel and copper precipitate forming silicide respectively NiSi2 and -Cu3Si, which are the most stable phases at high temperature. Silver precipitates easily in the defect area, both on the dislocations and inside cavities, but it is this latter type of trapping which is the most stable at high temperature. Contrary to the other elements (Au, Cu), silver precipitates without forming silicide and growths with two epitaxial relationships with regard to the silicon, quite as the NiSi2/Si(111). Two impurities involving two types of point defects (vacancies and self-interstitials) can precipitate on the same cavity in two different phases. Since the chain of cavities forms an effective barrier for metal diffusion, it is worth to form cavities before the various stages of a device manufacturing

Les surfaces cristallines jouent un rôle essentiel dans grand nombre d'applications des nanotechnologies, une surface étant souvent un support nécessaire pour des nano-objets. La surface-support peut être à son tour nanostructurée, et intervenir ainsi directement dans les propriétés du matériau réalisé. Ainsi, parmi les défis à relever pour maîtriser la morphologie de la surface et donc contrôler les nanostructures, il y a la compréhension des mécanismes moteurs à l'origine des instabilités de surface. Ce travail de thèse constitue une étude théorique accompagnée par des simulations Monte-Carlo de la dynamique des instabilités de croissance. C'est une contribution à la compréhension des mécanismes microscopiques gourvernant ces instabilités. Deux démarches ont été suivies dans cette étude : la première est une étude statistique qui consiste à analyser la morphologie de la surface instable, puis de proposer des modèles numériques (barrière Ehrlich-Schwoebel, impuretés) et des équations analytiques capables de décrire ces instabilités et remonter enfin aux mécanismes atomistiques sous-jacents. La deuxième, est une étude de la dynamique des marches qui a pour but de prévoir puis de déterminer les mécanismes atomistiques exacts gourvernants le mouvement de ces marches et les échanges de matière entre elles à l'aide de mesures de la distribution de largeur des terrasses (TWD). Les résultats de ce travail ont abouti à la mise en évidence de nouveaux mécanismes de nanostructuration spontanée [impuretés], ainsi que sur le développement et la validation numérique de nouveaux outils mathématiques [approche de Fokker-Planck] pour décrire les fluctuations des séparations entre les marches (TWDs) sur les surfaces loin de l'équilibre

La miniaturisation constante des composants électroniques à base de semi-conducteurs III-V impose de tenir compte de l'influence d'éléments actifs (impuretés, défauts et nano-structures) de manière individuelle. Depuis sa création par Binnig et Rohrer en 1981, le microscope à effet tunnel (STM) s'est avéré être un outil capable de caractériser de tels, éléments à l'échelle atomique. Ce travail concerne l'étude à l'aide d'un microscope à effet tunnel des propriétés électroniques et morphologiques d'impuretés, de défauts ponctuels et de boîtes quàntiques dans du GaAs. Tout d'abord, après une description détaillée des méthodes de préparation des sondes STM et des échantillons III-V, la sensibilité de la technique est illustrée avec l'influence des états de surface sur les images STM à la résolution atomique d'une surface (011) de GaAs sans défaut. Nous nous sommes ensuite particulièrement intéressés au cas des surfaces dopées type p, Nos résultats spectroscopiquesà basse température ont prouvé l'influence de la symétrie cubique du GaAs sur la symétrie des fonctions d'onde associées aux premiers états excités des accepteurs pris individuellement. Nous avons alors appliqué ces mesures spectroscopiques (à 300 K) au cas d'un semi-conducteur magnétique dilué (DMS) qui contient à la fois des accepteurs et des défauts ponctuels : le GaMnAs. Une étude spectroscopique du GaMnAs pour différentes concentrations d'ions Mn a mis en évidence la présence d'atomes Mn interstitiels compensant les porteurs de charge et ayant un rôle limitant sur les propriétés électroniques et magnétiques de ce DMS. Enfin, nous avons étudié les propriétés électroniques de boîtes quantiques d'lnAs dans une matrice de GaAs. En faisant varier les conditions de croissance, des paires contenant des boîtes quantiques de tailles semblables ont pu être réalisées. Des études spectroscopiques montrent toutefois une absence de couplage électronique au sein des paires de boîtes.

Calcul de plusieurs propriétés caractéristiques (enthalpies et volumes de formation et de migration, tenseurs de polarisation, effet sur les constantes élastiques de cisaillement) de plusieurs défauts ponctuels (lacunes, bilacune, interstitiel, di-interstitiel) dans différents métaux de structure c. F. C. (Al, Cu, Ag, Au) h. C. (Be, Mg, Zn, Cd, Na, Co, Ti, Zr) ou c. C. (Li, Na, K, Rb, Cs). Les propriétés étudiées ont été évaluées à partir de calculs statiques en utilisant des potentiels de paires dérivés de la théorie des pseudo-potentiels (pour les métaux simples ou nobles) ou déduits empiriquement. Les résultats sont confrontés aux données expérimentales disponibles et aux travaux théoriques antérieurs. La première partie de ce travail où nous étudions les défauts dans les métaux c. F. C. Nous conduit à proposer une interprétation plus convaincante des mesures de diffusion de rayons X et de relaxation élastique pour l'interstitiel dans Al et Cu et une nouvelle interprétation pour les mesures de diffusion de rayons X relative au di-interstitiel dans Al. Dans la seconde partie, consacrée aux métaux h. C. , nous proposons pour chaque métal étudié la ou les configurations de l'interstitiel qui permettent de rendre compte au mieux des résultats expérimentaux. La troisième partie où nous avons étudié les défauts dans les métaux alcalins c. C. Nous conduit à interpréter l'autodiffusion dans ces métaux comme résultant d'une contribution simultanée des monolacunes, des bilacunes et des interstitiels

Dans les réacteurs à eau pressurisée, les tuyaux des circuits secondaires sont soumis à de fortes pressions et des températures élevées (70 bars, 600 K). Ils sont constitués d'aciers Fe-Mn-C qui sont donc soumis au vieillissement statique, i.e. la formation d’atmosphères de Cottrell qui décorent les dislocations. Les dislocations sont des défauts linéaires dans une matrice, et le mouvement de ces dislocations est responsable de la plasticité dans les matériaux. Les dislocations agissent de plus comme des puits pour les hétéro-interstitiels : il est donc possible d'observer la formation d'atmosphère de Cottrell, ce qui impacte les propriétés macroscopiques de ces aciers en ayant un effet d'ancrage sur les dislocations. En revanche, les boucles de dislocation d'auto interstitiels sont des défauts bien plus mobiles que les dislocations dans le fer bcc. A cause de la haute énergie de formation d'un atome auto interstitiel, ces boucles sont considérées comme la signature du dommage d'irradiation. Leur très grande mobilité fait qu'elles impactent grandement la microstructure du matériau étudié en interagissant avec beaucoup d'autres défauts. Une méthode de simulation atomique est développée donc afin d'étudier la cinétique de formation des atmosphères de Cottrell: le Mixed-Lattice Kinetic Monte-Carlo (MLKMC). Le MLKMC consiste en une division spatiale de la boîte de simulation pour traiter les zones distordues avec k-ART, un KMC sur réseau souple, et traiter les zones non distordues avec l'approximation du réseau rigide. Le modèle est tout d'abord testé pour retrouver le coefficient de diffusion du carbone dans le fer bcc avec succès. Il est ensuite testé sur des dislocations vis et sur des boucles de dislocations d'auto interstitiels dans le fer bcc. Pour la première fois, la formation d'une atmosphère de Cottrell est observée à l'échelle atomique, avec des temps simulés de l'ordre de l'heure à 300 K. Des mécanismes intéressants sont également observés et expliqués, comme l'impact de la dislocation sur la migration des atomes de carbones<br>In pressurized water reactors, the pipes of secondary circuits go under high pressures and temperatures (70 bars, 600 K). They are constituted of Fe-Mn-C steels which are thus subject to static ageing, i.e. the formation of Cottrell atmospheres decorating dislocations. Dislocations are linear defects in a matrix, and their movement is responsible for the plasticity in materials. Dislocations act as sinks for hetero-interstitials: as such, Cottrell atmosphere can be made, impacting the macro properties of these steels by pinning the dislocations. On the other hand, dislocation loops made of auto-interstitials are defects much more mobile than dislocations in bcc iron. Because of the high formation energy of a SIA, dislocation loops are considered signature defects of irradiation. Due to their high mobility, these loops will impact a lot the microstructure studied by interacting with numerous other defects. An atomic simulation method is developed in order to study the kinetics of the Cottrell atmosphere formation: the Mixed-Lattice Kinetic Monte Carlo (MLKMC). It consists in dividing spatially the simulation box to treat the distorted zones withk-ART, a soft-lattice KMC, and treat the not distorted zones under the rigid-lattice approximation. The model is able to accurately find the C diffusion coefficient in bcc Fe. Then, it is used to on screw dislocation and SIA dislocations loops in bcc Fe. For the first time, the formation of a Cottrell atmosphere is observed at the atomic scale, with simulated times close to the hour at 300 K. Furthermore, interesting mechanisms of are observed and explained, such as the dislocation impact on the carbon atoms migration

Dans les réacteurs à eau pressurisée, les tuyaux des circuits secondaires sont soumis à de fortes pressions et des températures élevées (70 bars, 600 K). Ils sont constitués d'aciers Fe-Mn-C qui sont donc soumis au vieillissement statique, i.e. la formation d’atmosphères de Cottrell qui décorent les dislocations. Les dislocations sont des défauts linéaires dans une matrice, et le mouvement de ces dislocations est responsable de la plasticité dans les matériaux. Les dislocations agissent de plus comme des puits pour les hétéro-interstitiels : il est donc possible d'observer la formation d'atmosphère de Cottrell, ce qui impacte les propriétés macroscopiques de ces aciers en ayant un effet d'ancrage sur les dislocations. En revanche, les boucles de dislocation d'auto interstitiels sont des défauts bien plus mobiles que les dislocations dans le fer bcc. A cause de la haute énergie de formation d'un atome auto interstitiel, ces boucles sont considérées comme la signature du dommage d'irradiation. Leur très grande mobilité fait qu'elles impactent grandement la microstructure du matériau étudié en interagissant avec beaucoup d'autres défauts. Une méthode de simulation atomique est développée donc afin d'étudier la cinétique de formation des atmosphères de Cottrell: le Mixed-Lattice Kinetic Monte-Carlo (MLKMC). Le MLKMC consiste en une division spatiale de la boîte de simulation pour traiter les zones distordues avec k-ART, un KMC sur réseau souple, et traiter les zones non distordues avec l'approximation du réseau rigide. Le modèle est tout d'abord testé pour retrouver le coefficient de diffusion du carbone dans le fer bcc avec succès. Il est ensuite testé sur des dislocations vis et sur des boucles de dislocations d'auto interstitiels dans le fer bcc. Pour la première fois, la formation d'une atmosphère de Cottrell est observée à l'échelle atomique, avec des temps simulés de l'ordre de l'heure à 300 K. Des mécanismes intéressants sont également observés et expliqués, comme l'impact de la dislocation sur la migration des atomes de carbones<br>In pressurized water reactors, the pipes of secondary circuits go under high pressures and temperatures (70 bars, 600 K). They are constituted of Fe-Mn-C steels which are thus subject to static ageing, i.e. the formation of Cottrell atmospheres decorating dislocations. Dislocations are linear defects in a matrix, and their movement is responsible for the plasticity in materials. Dislocations act as sinks for hetero-interstitials: as such, Cottrell atmosphere can be made, impacting the macro properties of these steels by pinning the dislocations. On the other hand, dislocation loops made of auto-interstitials are defects much more mobile than dislocations in bcc iron. Because of the high formation energy of a SIA, dislocation loops are considered signature defects of irradiation. Due to their high mobility, these loops will impact a lot the microstructure studied by interacting with numerous other defects. An atomic simulation method is developed in order to study the kinetics of the Cottrell atmosphere formation: the Mixed-Lattice Kinetic Monte Carlo (MLKMC). It consists in dividing spatially the simulation box to treat the distorted zones withk-ART, a soft-lattice KMC, and treat the not distorted zones under the rigid-lattice approximation. The model is able to accurately find the C diffusion coefficient in bcc Fe. Then, it is used to on screw dislocation and SIA dislocations loops in bcc Fe. For the first time, the formation of a Cottrell atmosphere is observed at the atomic scale, with simulated times close to the hour at 300 K. Furthermore, interesting mechanisms of are observed and explained, such as the dislocation impact on the carbon atoms migration

Cette thèse concerne l'étude des défauts produits par irra¬diation électronique dans InP. Nous montrons que les défauts stables à 300 K sont produits dans InP de type p en concentration proche de la valeur maximale théorique, mais en concentration beaucoup plus faible dans InP de type n, et que l'essentiel des centres profonds créés par l'irra¬diation sont dûs à des collisions sur le sous-réseau phosphore. Par ailleurs de l'étude des réactions subies par ces défauts en dessous et au-dessus de la température ambiante, et avec ou sans stimu-lation électronique par recombinaison électron-trou, nous avons pu déduire qu'elles impliquent essentiellement toutes la mobilité de la même entité phosphore, la lacune ou l'interstitiel. Enfin nous montrons que l'action d'un champ électrique externe sur des réactions de défauts permet d'obtenir des informations nouvelles sur celles-ci. En particulier pour le piège dominant dans InP (p), les résultats expérimentaux se comprennent par l'existence d'un effet Jahn-Teller dynamique, l'orientation électronique partielle ou totale du défaut induite par le champ influençant alors l'énergie d'activation de la réac-tion.

Du fait de la miniaturisation des composants semi-conducteurs, il est devenu de plus en plus important de réduire les niveaux de contamination. Les salles blanches sont indispensables pour assurer un environnement adéquat pour l'élaboration des composants microélectroniques. Toutefois, jusqu'à présent aucune technologie ne permet le contrôle de la contamination organique volatile, et même dans tels environnements contrôlés, la contamination des surfaces de wafers a souvent lieu. Une nouvelle approche expérimentale a été développée dans notre laboratoire afin de suivre les processus d'adsorption et de désorption des contaminants organiques volatils et semi-volatils à la surface des wafers. Ce dispositif est constitué de trois composants principaux : un générateur des composés en phase gaz, un tube à écoulement et le spectromètre de masse par transfert de proton comme outil analytique de mesure de la composition de la phase gazeuse. Les comportements d'adsorption de cinq composés organiques volatils parmi les plus abondants dans les environnements des salles blanches (l'isopropanol, l'acétone, le xylène, l'acétate d'éthyle et le propylène glycol méthyl éther acétate) et trois semi-volatils (diéthylphtalate, tri-(2-chloroéthyl)-phosphate et le tri- (2-cloropropyl)-phosphate) ont été étudiés. Les paramètres cinétiques des processus d'adsorption ont été déterminés. Les corrélations entre leurs concentrations en phase gazeuse et leurs densités à la surface des wafers ont été établies. En comparant les comportements d'adsorption de tous les composés étudiés, il a été démontré que la constante de désorption kdes est le facteur le plus influent sur les équilibres d'adsorption<br>As semiconductor devices become smaller, it is increasingly important to reduce the degree of organic contamination in the areas where such devices are produced. It has been shown that cleanrooms are indispensable to provide a suitable environment for processing semiconductor devices. However, at present time there is no technology for controlling the contamination with volatile organic compounds (VOC), and even in such an environment, the wafers are exposed to VOC. A new experimental approach has been developed in our laboratory in order to follow the adsorption and desorption processes of volatile and semi volatiles organic compounds on silicon wafer surfaces. This unique setup is based on three principal components: a stable gas-phase generator, a flow tube reactor, and a proton-transfer-reaction–mass spectrometry (PTR-MS) analytical device to monitor the VOC. The adsorption behavior of five the most abundant VOCs in the cleanroom environment (isopropanol, acetone, xylene, ethyl acetate and propylene glycol methyl ether acetate) and three semi volatile organic compounds (diethylphtalate, tri-(2-chloroethyl)-phosphate and tri-(2-cloropropyl)-phosphate) on silicon wafer surface was studied. The kinetic parameters were determined and correlations between the gas phase concentrations and the surface densities of the organic contaminants were established. By comparing the adsorption properties of the studied compounds, it has been demonstrated that time dependant changes in the surface concentration of the organic species are governed by desorption constants, kdes. Moreover, kdes was found to be dependent on the molecular weight of the studied organics

RÉSUMÉ : Le but de cette thèse est d’étudier en ab initio l’influence des solutés hydrogène ou oxygène sur les défauts étendus dans le titane alpha. Les résultats sont divisés en trois parties. Dans la première partie le site interstitiel octaédrique du Ti-alpha est trouvé être le site énergétiquement le plus favorable pour un H ou un O. Les calculs avec différentes concentrations en H ou O montrent que la présence d’H augmente le volume tandis que O a un effet inverse. La présence d’H en soluté diminue légèrement les constantes élastiques, la présence d’O a un effet opposé. Deux nouvelles SF sont trouvées dans la deuxième partie : une faute 0,57·(c+a) dans le plan π2 et 0,215·[1-102] dans le plan π1. La deuxième est reliée à la faible énergie de formation de la macle {10-11}. Un mécanisme de dissociation triple du cœur de la dislocation vis c+a est proposé. Mais cette dissociation ne semble pas se produire spontanément à partir d'un cœur de dislocation initialement parfait. Puisque la ségrégation à la faute signifie une diminution de l’énergie de faute, nous déduisons de nos calculs de ségrégation que la présence d'O rend sans doute la formation des SF énergétiquement plus difficile, contrairement au cas d’H. H ségrége fortement au cœur d’une dislocation vis a, avec une énergie variant de 0,06 à 0,30 eV, tandis que O y segrége très difficilement. Positionnés dans les sites les plus internes du cœur d’une dissociation prismatique métastable, en glissement, H et O induisent une dissociation dans le plan π1 ou vers une configuration prisme-π1 mélangée. Les barrières d'énergie de Peierls mesurées avec H et O dans différents sites et avec différentes concentrations montrent que H rend le glissement de la dislocation plus difficile, augmentant ainsi sans doute la cission critique résolue dans le plan prismatique, ce qui est en accord avec les mesures expérimentales. Mais les effets de H ne sont pas assez grands pour induire un glissement dévié vers le plan π1 et la dislocation continuera à glisser dans un même plan prismatique. Avec un O, la barrière d'énergie de Peierls est extrêmement élevée, beaucoup plus que celle pour un glissement dans le plan π1 ou un glissement dans le plan prismatique le plus proche. Du glissement dévié devrait ainsi être induit. Finalement, trois méthodes différentes de déformations de macles sont utilisées. Les stabilités structurale des joints de macles dépendent de leurs caractères structuraux intrinsèques mais aussi des modes de déformation appliqués. La macle la plus observée, {10-12}, et la macle {11-22} ne résistent pas à une déformation de plus de 1% ou 2% selon l’axe c. La présence de H ou O ségrégés améliorent la stabilité des macles {10-12} et {11-22}. Un modèle de dipôle de dislocations de mâclage (TD) est proposé pour permettre de simuler une TD dans une super-cellule de petite taille. Pour {10-12} et sa TD, les énergies de ségrégation de H et O mesurées au niveau du joint permettent de valider ce modèle. H et O peuvent se distribuer de manière plus ou moins homogène au joint et niveau de la TD mais pas dans les sites interstitiels de la couche atomique liée à la TD<br>ABSTRACT: The aim of this thesis is to study the influence of hydrogen or oxygen solutes on extended defects in alpha titanium by ab initio calculation. Results are divided into three parts. In a first part the octahedral interstitial site of alpha-Ti is found energetically more favorable for a H or an O atom. The presence of H increases the volume while O has the opposite effect. The presence of H slightly decreases the elastic constants of alpha-Ti while O has an opposite effect. In a second part two new SFs are found: 0.57·(c+a) on π2 and 0.215·[1-102] on π1 plane. The second one is related to the low formation energy of the {10-11} twin boundary. A c+a screw dislocation 3-part dissociation mechanism is proposed. However the c+a screw core tends to spread differently according to the initial core position and a complete 3-part dissociation is not found, which may mean that such a dissociation is not easily obtainable from an initially perfect dislocation core. As segregation to SF means a decrease of the SF energy, the presence of O may make the SF formation energetically more difficult, contrary to H case. H strongly segregates to the a screw dislocation core region with segregation energies varing from 0.06 to 0.3 eV while O hardly segregates to it. Both H and O in core sites change the meta-stable gliding prismatic dissociation to π1 plane or a prism-π1 plane mixed configuration. According to our measurements of Peierls energy barriers with H or O in different sites and concentrations, H makes the gliding more difficult, thus increasing the CRSS in prismatic plane, in agreement with experimental measurements. The effect of H is not big enough to induce a cross-slip of the gliding a-screw dislocation to the π1 plane and that screw will prefer to keep on gliding in its same prismatic plane. The Peierls energy barrier is extremely increased when an O is present in the core position, much higher than the barrier for π1 plane glide or a glide in the nearest prismatic plane. A cross-slip could happen in this case. In the last part, three different deformations are applied to TBs. Their structural stabilities depend not only on their intrinsic characters at the atomistic level but also on the deformation mode applied. {10-12}, {11-22} TB structures fail for deformations as low as 1% or 2% along the c-axis. The {11-21} and the {10-11} TBs are much more resistant. The presence of segregated H and O enhances the {10-12} and {11-22} TB limited stability. A twinning disconnection dipole model is proposed which allows the simulation of a TD in a size limited supercell. Segregation energy calculations with the {10-12} TB and its TD validate the model at the TB level and show that H and O should distribute more or less homogeneously to the TD core and the TB, with only a slight preference to the TD core although not at the interstitial sites of the atomic layer related to the disconnection step itself

La miniaturisation et la complexification croissante des composants microélectroniques induit une sensibilisation et une fragilisation accrue des composants vis-à-vis des contaminations présentes dans les zones de productions appelées “salles blanches”. Dans ces espaces, le contrôle actuel de la contamination organique n’est pas suffisant puisqu’il ne permet pas d’éviter la contamination de surface des plaquettes de silicium et des optiques des robots de production utilisés pour la photolithographie. Un contrôle accru des concentrations des contaminants organiques dans les atmosphères des salles blanches devient donc nécessaire et de nouvelles méthodes analytiques doivent être développées et validées. Dans le cadre de ce travail, des méthodes d’analyse ont été développées et validées afin de disposer d’une gamme d’outils permettant un suivi rigoureux des contaminations. Ces outils permettent d’identifier et de quantifier les contaminations surfaciques des plaquettes de silicium par des composés organiques semi-volatils (phtalates et organophosphorés) mais aussi de déterminer les concentrations de composés organiques volatils présents dans l’atmosphère des salles blanches. Ces méthodes font appel aux technologies du WOS/ATD-GC-MS « Wafer Outgassing System/Automated Thermal Desorber–Gas Chromatography–Mass Spectrometry » et de la DART-ToF-MS « Direct Analysis in Real Time-Time of Flight–Mass Spectrometry » pour les analyses de surfaces et au PTR-ToF-MS « Proton Transfer Reaction – Time of Flight - Mass Spectrometry » pour l’analyse de l’atmosphère<br>The recent advances in the miniaturization and complexification of microelectronic components induce an increase in the sensitivity of these components regarding the organic contamination present in the production zone called “clean room”. Although, the control of organic contamination in the clean room is very rigorous it does not avoid the contamination of silicon wafer surfaces and robot lenses used in the photolithography process. The later implies that new analytical methodologies should be developed and validated. In this work, analytical methods were developed and validated in order to have a panel of tools which allows careful monitoring of organic contaminants. These tools allow the identification and quantitation of the contamination of silicon wafer surface by semi-volatiles organic compounds (phthalates and organophosphates) and the determination of volatile organic compounds concentrations in the clean room atmosphere. These methods uses the WOS/ATD-GC-MS « Wafer Outgassing System/Automated Thermal Desorber–Gas Chromatography–Mass Spectrometry » technology and the DART-ToF-MS « Direct Analysis in Real Time-Time of Flight–Mass Spectrometry » technology for wafer surface analysis and the PTR-ToF-MS « Proton Transfer Reaction – Time of Flight - Mass Spectrometry » technology for gas-phase analysis

La stabilisation de la structure cristalline thmn#1#2 dans les alliages r(fe-m')#1#2 exige une reduction de la densite d'electrons de valence par rapport a celle apportee par 12 atomes de fer. Ceci est fait en substituant le fer par le molybdene. L'insertion des atomes interstitiels tels que z=h, c et n dans les alliages rfe#1#0#,#5mo#1#,#5 provoque des modifications importantes de leurs proprietes physiques. Si pour les alliages, la taille de l'element r se manifeste dans l'evolution du parametre a de la maille elementaire, au fur et a mesure du remplissage du site interstitiel c'est le parametre c qui traduit la variation de taille de l'element r. La temperature d'ordre des alliages et le moment magntique moyen du fer augmentent apres l'insertion de z. Les contributions a l'anisotropie magnetocristalline de l'element r et du fer sont fortement modifiees par la presence de z. En particulier, avec l'azote ou le carbone les deux contributions sont completement changees en signe et amplitude. L'etude par diffraction neutronique sur poudre a permis d'une part, de localiser l'hydrogene et d'autre part, de suivre l'evolution de la hierarchie des moments magnetiques pour les differents sous-reseaux de fer. Des effets magnetoelastiques notables accompagnent la reorientation de spin dans l'alliage ou r=dy. La justification d'une configuration ferro ou ferrimagnetique oblique, requiert une reduction de symetrie selon l'analyse des representations. Une methode numerique a ete mise au point afin de reproduire les courbes d'aimantation mesures sur poudre orientee tout en tenant compte du degre de desorientation des cristallites, pour une bonne determination des constantes d'anisotropie k#1 et k#2. Les courbes d'aimantation mesurees sur monocristal de dyfe#1#0#,#5mo#1#,#5 ont ete reproduites par un calcul auto-coherent selon un modele d'interaction d'echange et de champ cristallin. On en deduit un ensemble de parametres de champ cristallin a#m#1 qui permettent de reproduire de facon raisonnable les phases magnetiques stables a basse temperature pour la serie des alliages

Etude par effet moessbauer de **(57)fe de l'occupation en fonction de sa concentration x des sites interstitiels tetraedriques, par l'hydrogene dans erfe::(2)h::(x). Comparaison des champs hyperfins sur les noyaux de fer aux moments magnetiques obtenus par diffraction de neutrons. Etude des alliages au::(0,96)fe::(0,03)sn::(0,01) (verre de spin) et au::(0,79)fe::(0,19)sn::(0,02) (ferromagnetique reentrant) par effet moessbauer sur **(57)fe et **(119)sn. Mise en evidence d'amas ferromagnetiques dans au::(0,79)fe::(0,19)sn::(0,02) par etude moessbauer en presence de champ applique

L'effet d'une substitution limitee du fer par si, ti, mn, co dans les composes intermetalliques terre rarefer : r#2fe#1#7 (r designant ici y, nd, sm) a ete etudie sur des alliages prepares par fusion suivie de recuit. Il depend du rayon atomique et du magnetisme du substituant. La diffraction des rayons x montre que la symetrie rhomboedrique ou hexagonale est conservee. La maille cristalline est dilatee et/ou comprimee suivant le substituant. Le point de curie t#c, mesure a la balance thermomagnetique, s'eleve avec si, ti et co. L'aimantation a saturation, mesuree au magnetometre de foner, diminue avec si, ti et surtout mn. Avec mn le couplage des moments est antiparallele et la direction de facile aimantation devient parallele a l'axe c (k#1>0). Le cobalt eleve a la fois le point de curie et l'aimantation. La variation du volume de maille depend de la taille du substituant mais aussi de l'etat magnetique a la temperature des mesures. La diffraction de rayons x en temperature montre dans l'etat ordonne un coefficient de dilatation thermique negatif selon l'axe c, avec effet de type invar. Cette anomalie et la substitution preferentielle ou non en site 6c (4f) occupe par des paires d'atomes fe disposes en halteres privilegient l'allongement relatif de la maille suivant l'axe c. L'insertion du carbone par fusion h. F. Induit une transformation structurale dans les composes y-fe-si. L'introduction de l'hydrogene et de l'azote, au moyen de gaz sous pression avec activation thermique, conserve la symetrie cristalline et a ete etudiee par diffraction neutronique dans le cas de nd#2fe#1#6ti(h#y) et nd#2fe#1#6ti(n#y). Les atomes interstitiels h dans les composes substitues y-fe-ti et nd-fe-ti, c dans y-fe-si, n dans nd-fe-ti, nd-fe-co, nd-fe-mn et sm-fe-mn provoquent une dilatation de la maille s'accompagnant d'une elevation de t#c, forte mais moindre qu'en l'absence de substitution, avec des maximums pour y#2fe#1#5#,#5si#1#,#5c#1#,#5 et nd#2fe#1#4co#3n#y. Dans tous les cas etudies l'aimantation augmente, ne depassant toutefois celle de l'alliage non substitue hydrure qu'avec y-fe-ti-h et nitrure qu'avec nd-fe-co-n. La constante d'anisotropie k#1 est positive dans sm-fe-mn-n.