Дисертації з теми "Carbure de silcium - SiC"
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Abou, Hamad Valdemar. "Elaboration et caractérisation de contacts électriques à base de phases MAX sur SiC pour l'électronique haute température." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI079.
Анотація:
Les applications de puissance dans lesquelles la température ambiante est élevée, provoquent l’augmentation de la température dans les dispositifs électroniques. De ce fait, il est important de développer les dispositifs électroniques pour pouvoir supporter des densités de courant et de puissance plus élevées. Dans cette thèse, nous avons pour objectif de jeter les bases d’une technologie en totale rupture avec celles existantes pour la fabrication d’une nouvelle génération de contacts électriques à base de Ti3SiC2, stables, fiables et reproductibles sur le Carbure de Silicium pour les applications à très hautes températures (300 – 600ºC). Deux méthodes d’élaborations seront étudiées, dans cette thèse, pour synthétiser le Ti3SiC2. La première est par voie réactionnelle, et la deuxième approche consistera à utiliser la technique Pulsed Laser Deposition (PLD), en utilisant une cible de Ti3SiC2. Le but est de développer des contacts ohmiques de bonne qualité. Des caractérisations physico-chimiques, électriques (TLM) et mécaniques (W-H et RSM) ont été effectuées sur les contacts de Ti3SiC2. Ces échantillons ont subi un vieillissement, à 600ºc pendant 1500h sous Argon, dans le but d’étudier la stabilité et la fiabilité des contacts électriques aux hautes températures. Les résultats des caractérisations ont montré que la fiabilité et la stabilité chimique entre Ti3SiC2 et SiC ont permis aux contacts de garder le comportement ohmique avec une faible résistivité électrique et un bon comportement mécanique, même après 1500h de vieillissement. De plus, les simulations réalisées ont servi à déterminer l’effet des ITR sur la dissipation de la chaleur et sur les contraintes mécaniques exercées sur une diode PN haute puissance. Dans cette thèse, nous avons montré qu’un contact ohmique, à base de Ti3SiC2, peut rester stable et fiable sur un substrat 4H-SiC, dans des températures allant jusqu’à 600ºCPower applications in which the ambient temperature is high, cause the increase of temperature in electronic components. Therefore, it is important to develop electronic devices that are able to withstand high current and high-power densities. In this thesis, our objective is to lay the foundations of a new technology for the manufacture of a new generation of Ti3SiC2 MAX phase-based electrical contacts, stable, reliable and reproducible on Silicon Carbide for very high temperature applications (300 - 600ºC). To synthesize Ti3SiC2 on SiC, two elaboration methods were studied in this thesis. The first approach is a reaction method, and the second approach consists on using a Ti3SiC2 target via the Pulsed Laser Deposition (PLD) technique. Our goal is to develop a good quality ohmic contacts. Physico-chemical, electrical (TLM) and mechanical (W-H and RSM) characterizations were performed on the Ti3SiC2 contacts. These samples underwent a thermal aging test at 600°C for 1500 hours under Argon, in order to study the stability and reliability of the electrical contacts at high temperatures. The obtained results showed that the reliability and the chemical stability between Ti3SiC2 and SiC allowed the contacts to keep an ohmic behavior with low electrical resistivity, in addition to a good mechanical behavior, even after 1500 hours of aging at 600ºC. Furthermore, the thermomechanical simulations performed were used to determine the effects of Interfacial Thermal Resistances on the heat dissipation and the mechanical stresses exerted on a high power PN diode. In this thesis, we have shown that an ohmic contact, based on Ti3SiC2, can remain stable and reliable on a 4H-SiC substrate, in temperatures up to 600ºC
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Boutry, Arthur. "Theoretical and experimental evaluation of the Integrated gate-commutated thyristor (IGCT) as a switch for Modular Multi Level Converters (MMC)." Thesis, Lyon, 2021. http://www.theses.fr/2021LYSEI095.
Анотація:
Une étude sur la réduction/suppression de l'inductance de limitation di/dt pour IGCTs et du clamp RCD en utilisant des diodes rapides en silicium (Si) et des diodes en carbure de silicium (SiC) dans les convertisseurs multiniveaux modulaires (MMC). Cette thèse contient :- Analyse des sous-modules de MMC HVDC existants.- Évaluation de l'intérêt des IGCTs dans les sous-modules MMC HVDC et comparaison des pertes avec les IGBT, en utilisant des facteurs de mérite spécifiques aux MMC créés dans cette thèse.- Test de double pulse avec diode à récupération rapide dans un module plastique pour tenter de réduire et supprimer l'inductance limitant le di/dt.- Packaging de puces de diodes SiC PiN à haute tension et courant élevé, test avec IGCT dans le même montage, pour tenter de réduire et supprimer l'inductance limite di/dt, et analyser les spécificités de la diode SiC dans ce montageA study on Integrated gate-commutated thyristors (IGCT) di/dt limiting inductance and RCD-clamp reduction/suppression using plastic module silicon (Si) fast recovery diodes and silicon carbide (SiC) diodes, in Modular Multilevel Converters (MMC). This PhD contains:- Analysis of existing HVDC MMC Submodules.- Assessment of the interest of the IGCT in HVDC MMC Submodules and losses comparison with IGBTs, using MMC-specific figures-of-merit created in this thesis.- Double pulse test with fast recovery diode in plastic module to attempt to reduce and suppress the limiting di/dt inductor.- Packaging of High-Voltage High-Current SiC PiN diode dies, test with IGCT in the same setup to attempt to reduce and suppress the limiting di/dt inductor and analyze the specificities of the SiC diode in this setup
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Song, Xi. "Activation des dopants implantés dans le carbure de silicium (3C-SiC et 4H-SiC)." Thesis, Tours, 2012. http://www.theses.fr/2012TOUR4019/document.
Анотація:
Ces travaux de thèse sont consacrés à l’étude de l’activation des dopants implantés dans le carbure de silicium. L’objectif est de proposer des conditions d’implantation optimisées pour réaliser le dopage de type n dans le 3C-SiC et de type p dans le 4H-SiC.Nous avons tout d’abord étudié les implantations de type n dans le 3C-SiC. Pour cela, des implantations de N, de P et une co-implantation N&P avec les recuits d’activation associés ont été étudiés. L’implantation d’azote suivie d’un recuit à 1400°C-30min a permis une activation proche de 100% tout en conservant une bonne qualité cristalline. Une étude sur les propriétés électriques des défauts étendus dans le 3C-SiC a également été réalisée. A l’aide de mesures SSRM, nous avons mis en évidence l’activité électrique de ces défauts, ce qui rend difficile la réalisation de composants électroniques sur le 3C-SiC.Nous avons ensuite réalisé une étude du dopage de type p par implantation d’Al dans le 4H-SiC, en fonction de la température d’implantation et du recuit d’activation. Nous avons pu montrer qu’une implantation à 200°C suivie d’un recuit à 1850°C-30min donne les meilleures résultats en termes de propriétés physiques et électriquesThis work was dedicated to the activation of implanted dopants in 3C-SiC and 4H-SiC. The goal is to propose optimized process conditions for n-type implantation in 3C-SiC and for p-type in 4H-SiC.We have first studied the n-type implantation in 3C-SiC. To do so, N, P implantations, N&P co-implantation and the associated annealings were performed. The nitrogen implanted sample, annealed at 1400°C-30 min evidences a dopant activation rate close to 100% while maintaining a good crystal quality. Furthermore, the electrical properties of extended defects in 3C-SiC have been studied. Using the SSRM measurements, we have evidenced for the first time that these defects have a very high electrical activity and as a consequence on future devices.Then, we have realized a study on p-type doping by Al implantation in 4H-SiC with different implantation and annealing temperatures. Al implantation at 200°C followed by an annealing at 1850°C-30min lead to the best results in terms of physical and electrical properties
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Balloud, Carole. "Méthodes de caractérisation optique de SiC." Montpellier 2, 2005. http://www.theses.fr/2005MON20193.
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Berdoyes, Inès. "Interactions entre le silicium liquide et le carbure de silicium, application au composite SiC/SiC." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0113/document.
Анотація:
Dans un contexte de développement du trafic aérien, et en vue de répondre aux nouvelles normes environnementales, il est désormais impératif de diminuer la consommation de carburant et les émissions de gaz des moteurs, ainsi que d’en améliorer le rendement. Pour ce faire, la conception des dispositifs, mais aussi leur fabrication et les matériaux employés sont repensés.Plus légers, inertes chimiquement et capables de conserver leurs propriétés mécaniques même à haute température, les matériaux composites à matrice céramique SiC/SiC sont des matériaux prometteurs pour remplacer certaines pièces métalliques des moteurs aéronautiques et atteindre cet objectif. Une des voies prometteuses d’élaboration de ces composites est l’imprégnation de silicium liquide (Melt Infiltration, dite MI) dans une préforme de fibres de carbure de silicium, revêtues de SiC (SiCCVI), préalablement imprégnée de poudre de SiC (SiCp).Le silicium doit remplir les pores de la préforme sans dégrader ses constituants. Néanmoins, des interactions locales entre le silicium liquide (SiL) et le revêtement en carbure de silicium (SiCCVI) des fibres de SiC ont été mises en évidence. Elles se traduisent par une dégradation du revêtement pouvant aller jusqu’à la destruction des fibres. Le premier objectif de cette thèse est donc de comprendre ces interactions SiL- SiCCVI et d’identifier les principaux facteurs. Par la suite, la modulation des interactions SiL- SiCCVI peut être envisagée par l’ajout de poudre de SiCp ainsi que par l’utilisation de l’alliage Si-B. L’objectif de ce second volet de la thèse sera de comprendre comment la (les) poudre(s) et l’alliage Si-B influent sur les interactions (paramètres et mécanismes)Increase of the air traffic and recent environmental standards require the reduction of the energy consumption and gas emission of the new aircraft engines. For this purpose, new materials have been developed.Lighter, chemically inert and suitable for high temperature applications, the Ceramic Matrix Composites SiC/SiC are promising materials for replacing some of the metallic turbine engine pieces and improving energy efficiency.From now on, CMC matrix was mainly elaborated by Ceramic Chemical Vapor Infiltration (CVI). However, this process is slow and costly, and the residual porosity is high. Then, the infiltration of liquid silicon (Melt Infiltration) in a SiC fibrous preform, coated with SiC (SiCCVI), and densified by SiC powders (SiCp) is an alternative route to full CVI.Even if liquid silicon (SiL) should fill the pores of the preform without reacting with SiC, local interactions have been noticed between the liquid silicon and the Sic deposit, which is deleterious to the final material mechanical properties. Therefore, this thesis aims at understanding the interactions SiL- SiCCVI and identifying the main parameters. This requires beforehand to characterize deeply and precisely the microstructure of the SiCCVI. Thereafter, research will focus on the control of the SiL- SiCCVI interactions
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Ferro, Gabriel. "CROISSANCE EPITAXIALE DU CARBURE DESILICIUM A BASSE TEMPERATURE." Habilitation à diriger des recherches, Université Claude Bernard - Lyon I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00136241.
Анотація:
Le carbure de silicium est en théorie un des meilleurs candidats pour les applications aussi stratégiques que sont l'électronique forte puissance, haute température, haute fréquence ou encore fonctionnant en environnement hostile. Cependant, les difficultés de cristallogenèse de ce matériau ralentissent le développement de cette filière. Par exemple, l'épitaxie en phase vapeur (EPV) de couches minces de SiC nécessite des températures élevées, supérieures à 1400°C, ce qui compliquent la mise en oeuvre et le contrôle du procédé de croissance. Fairecroître SiC en dessous de cette température tout en gardant une qualité de matériau (cristallinité et dopage) satisfaisante est un véritable défi dont les intérêts industriels sont évidents.
Cet objectif peut être atteint en utilisant des techniques en solution, sous gradient thermique
ou par mécanisme vapeur-liquide-solide (VLS). Différents bains et différentes configurations
de croissance ont été envisagés. Cette étude a permis de mieux cerner les difficultés de mise en oeuvre, de justifier les solutions techniques proposées et de sélectionner les alliages Al-Si comme meilleurs candidats. A partir de ces bains, l'homoépitaxie des polytypes hexagonaux (4H et 6H-SiC) a été démontrée pour des températures aussi basses que 1100°C. Les couches sont très fortement dopées p, par l'incorporation massive d'Al, de bonne qualité cristalline et assez rugueuses. Ce fort dopage p confère des propriétés électriques très intéressantes
notamment en terme d'abaissement de la résistivité de contact.
Le polytype cubique (ou 3C-SiC) ne disposant pas de substrats commerciaux de qualité suffisante, sa croissance a été réalisée par hétéroépitaxie sur substrat de Si(100) et a-SiC(0001) non désorientés, respectivement par EPV et VLS. L'EPV sur substrat de Si produit des couches de qualité cristalline médiocre en raison du fort désaccord de maille. La courbure
importante des plaques, résultant des contraintes thermiques, peut être diminuée en modifiant
l'étape de carburation. Un tel matériau pourra trouver des débouchés avec des composants peu
exigeants en qualité cristalline. Enfin, les alliages à base de Ge et Sn se sont montrés adaptés à
la germination du polytype 3C-SiC sur substrats hexagonaux. Des conditions de croissances
permettant d'éliminer les parois d'inversions dans les couches, ont été déterminées. Le matériau 3C ainsi épitaxié n'a pas d'équivalent ailleurs et est très prometteur pour développer un filière basée sur ce polytype.
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Soueidan, Maher. "Croissance hétéroépitaxiale du SiC-3C sur substats SiC hexagonaux : analyses par faisceaux d'ions accélérés des impuretés incorporées." Lyon 1, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/13/62/31/PDF/these_soueidan.pdf.
Анотація:
L’utilisation de germes Si pour l’épitaxie du SiC-3C génère de nombreux défauts dans les couches en raison du désaccord de maille et de la dilatation thermique. Le SiC-3C peut aussi être déposé sur substrats SiC-α(0001) en s’affranchissant des problèmes rencontré sur substrat Si. La difficulté de contrôler la germination initiale génère cependant des macles qui sont difficiles à éviter ou éliminer ensuite. L'utilisation de l'épitaxie en phase vapeur comme technique de croissance n'a pas permis de s'affranchir de ces macles malgré l'optimisation de la préparation de surface des germes SiC- α. En revanche, des couches de SiC-3C exemptes de macle ont été obtenues en utilisant une technique de croissance originale, les mécanismes vapeur-liquid-solide, qui consiste à alimenter un bain Si-Ge avec du propane. La caractérisation des couches ainsi élaborées a montré une excellente qualité cristalline avec toutefois une incorporation non négligeable d'impuretés. Les éléments Al, Ge, B et Sn ont été dosés avec succès en utilisant des analyses par faisceaux d’ions accélérés, techniques peu conventionnelles pour SiC et présentant un challenge analytiqueUsing silicon as substrate for growing 3C-SiC monocrystalline material generates too many defects in the layers due to lattice and thermal expansion mismatch. Though these difficulties are avoided by using hexagonal SiC substrates, the random formation of 60° rotated domains in the 3C layers generate a high density of twins. The use of vapour phase epitaxy for the growth did not allow reducing significantly the twin density despite the optimization of the in situ surface preparation of the seeds. On the other hand, these defects were eliminated by using Vapor-Liquid-Solid mechanism which consists in feeding a Si-Ge melt with propane. The characterization of these twin-free layers showed excellent crystalline quality. Some of the impurities incorporated during growth (Ge, Al, B, Sn) were successfully analysed using accelerated ion beam techniques though the detection and quantification of these elements inside SiC thin films are challenging
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Nguyen, Le Minh. "Caractérisation mécanique de jonctions brasées SiC / BraSiC® / SiC et critère de dimensionnement à la rupture." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066169.
Анотація:
Les structures à base de Carbure de Silicium sont très employées dans l’industrie spatiale, la conversion d’énergie et les réacteurs chimiques grâce aux propriétés mécaniques et thermiques de ce matériau et à sa stabilité chimique. L’assemblage par brasage semble le plus approprié pour réaliser de très grandes pièces. La technique appelée BraSiC®, réalisée à chaud, fait appel à du Silicium allié à un composant métallique, l’imprégnation est obtenue par capillarité. Dans le présent travail, les propriétés élastiques et la ténacité des différents constituants (substrats et brasure) ont été caractérisées à partir de méthodes ultrasonores et par micro et nano indentations. Une vaste campagne d’essais de flexion 4-points sur barreaux assemblés bout-à-bout a été menée pour mesurer la résistance à la rupture. Elle a conduit à analyser le rôle de différents paramètres : épaisseur de brasure (de 20 à 200µm), température (de -196 à 1000°C), atmosphère (air, Hélium). Quelques essais complémentaires ont été lancés pour comprendre l’effet d’une pré-entaille ou d’un manque de brasure. Ce travail expérimental a été accompagné d’une modélisation théorique qui repose sur l’utilisation d’un critère de rupture mixte. Cette approche a été employée dans un premier temps pour évaluer la faisabilité d’un essai de flexion axisymétrique sur disque et contre-plaque. Elle a ensuite été mise à profit pour mettre en évidence le rôle de l’épaisseur de brasure dans les essais à rupture sur barreaux, aboutissant à une formule d’une grande simplicité, en parfait accord avec les résultats expérimentaux : le paramètre prépondérant est l’inverse de la racine carrée de l’épaisseur de joint brasé
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Conchin, Frédéric. "Etude du comportement thermomécanique en relation avec la microstructure de matériaux à renfort fibreux SiC/C/SiC 2D." Lyon, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAL0006.
Анотація:
L'étude des mécanismes d'endommagement et du comportement à la rupture de deux nuances, d'un composite céramique-céramique (SiC/C/SiC 2D), est faite au moyen d'essais mécaniques. Ces derniers sont réalisés à température ambiante (T. A. ) ainsi qu'à chaud, et à T. A. Après vieillissement sous différents types d'environnements (vide, argon et air). Dans l'hypothèse d'un comportement linéaire élastique, les courbes R montrent une différence de comportement à la rupture entre les deux nuances à T. A. : propagation quasi statique de la zone endommagée (de grande taille) avec la fissure principale pour l'une et effet de bord prépondérant (zone pontée importante) dans l'autre. Les matériaux se dégradent à chaud, alors qu'après vieillissement à chaud aucun changement significatif n'est observé. Les chutes des propriétés mécaniques à chaud sont dues à la modification de( s) l'interface( s) ainsi que de l'interphase et dans une moindre mesure à la dégradation des fibres. L'étude des courbes R montre la difficulté d'obtention de paramètres intrinsèques dans le cas des composites fibreux (fissure pontée). C'est pourquoi une nouvelle approche basée sur l'évolution des contraintes de pontage en fonction de l'ouverture de la fissure (courbe μ-u) est proposée. Les résultats préliminaires effectués à T. A. Et à chaud semblent bien valider l'analyse théoriqueThe study of damage mechanisms and fracture behaviour of two ceramic-ceramic composite grades (2D SiC/C/SiC) is achieved by mechanical tests. These are conducted at room temperature (R. T. ), at high temperature (H. T. ) and at R. T. After ageing under different environments (vacuum, air and argon). The R curves are plotted under linear elastic behaviour assumption. At R. T. A fracture behaviour difference between two grades is exhibited : pro cess zone (large size) quasi static propagation with crack for the first one and edge effect (large bridging length) for the another one. At H. T. Degradation of the materials being observed and after ageing no significant variation is observed. The mechanical properties drops at H. T. Are due to the interface and interphase modifications and degradation fibres and to a lower extent to fibre degradation The study of R curves shows the difficulty to obtain intrinsic parameters m case of fibre composites (bridged crack). This is the reason for which a first approach based on bridging stresses crack opening dis placement relationship (μ-u curve) is proposed. The first results at R. T. And at H. T. Seem to confirm the theoretical analysis
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Georges, Annick. "Oxydation sèche des réfractaires : Alumine, graphite, SiC." Nancy 1, 1986. http://www.theses.fr/1986NAN10352.
Анотація:
Caractérisation physico-chimique des réfractaires à base d'alumine, de graphite et de carbure de silicium. Aspects cinétiques et morphologiques de leur oxydation par les gaz (O::(2),CO::(2),CO/CO::(2)). Étude cinétique de l'oxydation du silicium et du carbure de silicium
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Ait-Mansour, Kamel. "Terminaisons de surface de SIC(0001) et leur influence sur la croissance de Ge." Mulhouse, 2004. http://www.theses.fr/2004MULH0768.
Анотація:
Le travail présenté est consacré à l'étude des trois principales reconstructions de surface de SiC(0001), (3x3), (v3xv3)R30ʿ (v3) et (6v3x6v3)R30ʿ (6v3) et leur influence sur la croissance de Ge. Les signatures propres à chacune de ces trois reconstructions sont données aussi bien en diffraction d'électrons (RHEED et LEED) qu'en photoémission (XPS et UPS). La (3x3) et la v3 se caractérisent par une terminaison riche en Si avec des excès respectifs de 13/9 et 1/3 monocouches (MC) de Si alors que la 6v3, riche en carbone, est induite par la formation de graphite en surface. Les croissances MBE de Ge ou de Si sur les reconstructions de SiC riches en Si ((3x3) et v3) se font selon un mode analogue à celui de Stranski-Krastanov mais où seule la couche de mouillage est cohérente avec le substrat, la nucléation d'îlots étant elle incohérente. La reconstruction v3, qui est la plus proche d'une surface idéale de SiC tronqué, est la plus propice au mouillage d'environ 1 MC de Ge et donne, entre 100 et 500ʿC, une nouvelle reconstruction (4x4). Différentes observations, en particulier d'"oscillations RHEED", suggèrent une similitude structurale entre la (4x4)-Ge et la (3x3)-Si. Seule changerait la commensurabilité de mêmes entités de base (tétramères) qui passerait d'un arrangement (3x3) avec Si à (4x4) avec Ge par rapport à la maille (1x1) hexagonale de SiC(0001). Ces deux reconstructions fixent les limites d'héréoépitaxies contraintes pour des systèmes à très forts désaccords de paramètres de maille (30 et 25% respectivement pour Ge et Si avec SiC), des recouvrements supérieurs menant à la croissance d'îlots relaxés. La croissance de Ge à 500ʿC sur la surface graphitée 6v3 est très différente puisque de type Volmer-Weber. Les clichés RHEED, typiques de la diffraction d'électrons par transmission, montrent des îlots relaxés de Ge présentant une relation d'épitaxie avec le substrat telle que Ge{111}//SiC(0001) avec deux orientations azimutales, une majoritaire Ge<-1-12>//SiC<1-100> et une minoritaire Ge<-1-12>//SiC<10-10>. Chacune de ces deux orientations présente en plus un maclage dû à la symétrie ternaire de l'axe Ge<111>. Cette relation d'épitaxie relative au substrat SiC, en association avec une nucléation d'îlots dès 0. 1 MC, rend peu probable une nucléation sur les plans de graphite eux-mêmes mais plutôt sur leurs défauts, les liaisons Ge-C étant énergétiquement défavorables. Les plans graphitiques de cette surface assureraient de ce fait un rôle de "non mouillage". Un ensemble de transformations assez surprenantes se produit lorsque quelques MC de Ge sont déposées à TA sur les plans de graphite de cette surface 6v3 et soumis à des recuits isochrones à des températures croissantes. Le moteur de ces transformations est la propension du Ge à diffuser sous le graphite vers le substrat pour former à 950ʿC une monocouche intercalaire entre le substrat de SiC et les plans graphitiques. Cette diffusion du Ge induit des bouleversements morphologiques vers 600ʿC où les plans de graphite doivent se replier transitoirement sur eux-mêmes pour former des nano-objets de graphite avec des plans verticaux à l'instar de la croissance de nano-tubes ou "oignons". Une fois cette couche de mouillage de Ge formée, le graphite se réorganise en encapsulation bi-dimensionnelle avec une structure cette fois (1x1). Il passive ainsi complètement le Ge. Une telle interface "graphite(1x1)/Ge/SiC" provoque un déplacement d'ensemble spectaculaire des énergies de liaison XPS des niveaux électroniques du substrat qui est attribué à une modification de courbure de bande dans le substrat par rapport à la situation "graphite(6v3)/SiC" de départ. La désorption du Ge, très retardée par cette encapsulation par les plans graphitiques, finit par se produire à des températures bien supérieures à celles observées sur les surfaces riches en Si.
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Blanc, Caroline. "Elaboration et caractérisation de composants type MOSFET en 4H-SiC orienté (11-20)." Montpellier 2, 2005. http://www.theses.fr/2005MON20220.
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Vix-Guterl, Cathie. "Comportement en atmosphère oxydante de composites thermostructuraux SiC/C/SiC." Mulhouse, 1991. http://www.theses.fr/1991MULH0198.
Анотація:
Les matériaux composites connaissent un essor considérable lié au développement des industries automobiles, aéronautiques et aérospatiales. Les composites carbure de silicium-carbone-carbure de silicium (SiC/C/SiC) sont constitués de fibres de carbure de silicium, d'une interphase carbonée d'épaisseur 0,12 m et d'une matrice céramique de carbure de silicium. L'interphase carbonée joue un rôle prépondérant puisqu'elle rend le matériau plus tenace. Les composites SiC/C/SiC s'oxydent lorsqu'ils sont utilisés à haute température et l'oxydation de ces matériaux conduit à une détérioration de ses propriétés mécaniques. Il est alors apparu nécessaire de clarifier le comportement à l'oxydation du composite SiC/C/SiC et d'identifier les mécanismes d'oxydation ayant lieu à l'interphase. Le composite et les matériaux qui le constituent ont été oxydés à 900°C et 1200°C sous 10 mbar d'oxygène pur. Les gaz issus des réactions d'oxydation ont été quantitativement analysés par spectrométrie de masse. L'oxydation des fibres de carbure de silicium et de la matrice de carbure de silicium conduit à la formation d'une couche de silice en surface des matériaux. Le comportement à l'oxydation du composite à 900°C est influencé par la géométrie de l'éprouvette liée à la longueur du pore crée par la gazéification de l'interphase carbonée. Par contre, le composite s'auto-protège lors de son oxydation à 1200°C. En effet, les pores crées par la gazéification de l'interphase carbonée sont obstrués par la silice formée par oxydation des fibres et de la matrice. Cette auto-protection intervient avant la gazéification totale de l'interphase carbonée
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Chourou, Karim. "Contribution à l'étude de la cristallogenèse du carbure de silicium SiC par sublimation." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0087.
Анотація:
Le carbure de silicium (sic) presente des caracteristiques physiques interessantes pour la realisation de dispositifs electroniques fonctionnant dans des conditions extremes de puissance, de temperature et de frequence. L'etude de la cristallogenese par sublimation du carbure de silicium de structure cristallographie hexagonale fait donc l'objet de ce memoire. Dans un premier chapitre, les principales caracteristiques du sic sont presentees. Une description des techniques d'elaboration du sic et un etat de l'art des substrats obtenus precise les objectifs de ce travail. Le dispositif experimental ainsi que les parametres critiques de la sequence de croissance sont exposes dans un deuxieme chapitre. La croissance sur le germe est realisee par une methode originale basee sur le controle du gradient de temperature entre la source et le depot. Cette methode de germination remplace avantageusement celle de tairov basee sur la maitrise de la pression d'argon. Le troisieme chapitre de ce memoire est dedie a la modelisation magneto-thermique du creuset d'elaboration de sic. La validite du modele employe a ete etudiee en comparant simulation et resultats experimentaux. Cet outil a permis d'optimiser la geometrie du creuset et de maitriser le frittage et la carbonisation de la poudre source. Les principaux resultats obtenus sur la cristallogenese du sic sont reportes au cours du quatrieme chapitre. L'influence des differents parametres experimentaux sur les caracteristiques des monocristaux de sic est exposee. Une attention particuliere a porte sur la cristallogenese du 4h-sic, ce qui nous a permis de determiner le role preponderant du germe sur le polytype du lingot obtenu. Dans le dernier chapitre, sont presentes les principaux defauts rencontres dans le sic ainsi que leur mecanisme de creation. Une etude approfondie des macrodefauts a ete menee, ce qui a permis leur elimination.
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Ballestero, Anthony. "Elaboration de matériaux à base de carbure de silicium et à porosité contrôlée." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT192/document.
Анотація:
Les polymères précéramiques à base de silicium ont été proposés vers la fin des années 50 comme précurseurs de céramiques non oxydes, matériaux que l’on définira plus tard par « Polymer Derived Ceramics (PDCs)». Comparées aux méthodes de synthèses traditionnelles, la voie dite des polymères précéramiques ou encore PDCs offre de nombreux avantages en terme de composition, structure et texture des céramiques. Grâce à ses propriétés intrinsèques, (thermiques, résistances chimiques et mécaniques, comportement semi-conducteur...) le carbure de silicium (SiC) et ses dérivés azotés (carbonitrure de silicium SiCN) peuvent être considérés comme des matériaux appropriés pour la préparation de nouvelles générations de membranes céramiques dédiées en particulier aux procédés de production de l’hydrogène (à partir du CO2, CH4 ou de la réaction de dissociation de l’eau par exemple). En mettant en oeuvre la voie PDCs, un matériau SiC hydrophobe et amorphe adapté aux procédés de séparation de l’hydrogène, possédant un bon couplage perméance/sélectivité associé à une excellente stabilité thermostructurale au delà de 500°C peut être proposé. Néanmoins, l’utilisation de polymères précéramiques induit un changement dimensionnel important au cours de la pyrolyse permettant la conversion du polymère en céramique. Des contraintes mécaniques résiduelles induites par ce retrait volumique entraînent la formation de défauts, de fissures et parfois l’effondrement de la structure lorsque le polymère précéramique est mis en forme. Dans le cadre de cette étude, nous proposons d’élaborer des supports macroporeux ou mousses microcellulaires, des revêtements mésoporeux ainsi que des revêtements microporeux à base de SiC pour, à terme, proposer un matériau à base de SiC et à porosité hiérarchisée pour une utilisation en séparation gazeuse. l’allylhydridopolycarbosilane (AHPCS) est utilisé comme précurseur SiC. Après avoir fait un état de l’art dans le chapitre I et décrit les matériaux et méthodes dans le chapitre II, deux stratégies sont mises en œuvre dans les chapitres III et IV pour générer ces différents matériaux avec un meilleur contrôle du changement dimensionnel du polymère. Dans une première stratégie (chapitre III), des charges passives (nanodiamants) et actives (particules de bore) sont introduites dans l’AHPCS pour générer des formulations avec différentes proportions de charges et s’opposer ainsi au retrait volumique du polymère au cours de la pyrolyse et élaborer des matériaux composites. Dans une seconde stratégie qui fait l’objet du chapitre IV, une approche moléculaire à source unique est proposée. Elle consiste à introduire l’élément bore à l’échelle moléculaire dans l’AHPCS pour en augmenter son rendement céramique et donc réduite la perte de masse que subira l’AHPCS modifié au cours de la pyrolyse. Dans ces chapitres III et IV, des structures monolithiques denses sont élaborées pour mieux observer le changement dimensionnel au cours de la conversion polymère-céramique. Les formulations et précurseurs synthétisés et sélectionnés serviront alors de précurseurs de matériaux macroporeux, mésoporeux et microporeux dans le chapitre VPreceramic polymers have been proposed in the late fifty’s as non-oxide silicon based ceramic precursors generally called PDCs for “Polymer Derived Ceramics”. Compared to traditional synthesis ways, the PDCs route can offer many advantages in terms of compositions, structures and textures of ceramics. Due to its intrinsic properties (thermal, chemical and mechanical resistance, semi-conductor behavior,...), silicon carbide (SiC) and their derivatives with nitrogen (silicon carbonitride, SiCN) can be considered as one of the best materials for the next generation of ceramic based membranes, in particular in the hydrogen production processes (from CO2, CH4 or through the water gas shift reaction for example). By investigating the PDCs route, a hydrophobic and amorphous SiC material suitable for hydrogen separation process exhibiting good permeability/selectivity ratio, high thermal mechanical and chemical resistance coupled with a good stability under wet atmosphere up to 500°C can be proposed. However, the use of preceramic polymrers induces an important dimensional modification during the pyrolysis allowing the conversion from polymer to ceramic. Residual stresses caused by the volume shrinkage leads to the formation of cracks or even collapses of the structure of shaped preceramic polymers. This study is focused on the elaboration of SiC based macroporous substrates or microcellular foams, mesoporous and microporous coatings in the aim to propose a SiC based material showing a hierarchized porosity dedicated to gaseous separation applications. The AllylHydridoPolycarbosilane (AHPCS) is used as SiC precursor. After the chapters I and II, respectively dedicated to a literature review and the materials and methods used, two strategies are enforced in the chapters III and IV to generate these materials with a better control of the polymer dimensional change. In the first strategy (chapter III), passive (nanodiamonds) and active (boron particles) fillers are introduced in the AHPCS to generate some formulations with different fillers proportions and opposing to the volume shrinkage of the polymer during the pyrolysis and create composite materials. In the second strategy (chapter IV), a single molecular source approach consisting of the introduction of boron at the molecular state in the AHPCS is proposed. This introduction of boron leads to increase the ceramic yield and to reduce the mass loss of the modified AHPCS during the pyrolysis. In the chapters III and IV, monolithic dense structures are developed to better understand the dimensional change occurring during the pyrolysis. Synthetized and selected formulations and polymers will serve as precursors for macroporous, mesoporous and microporous materials in the chapter V
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Gourbeyre, Christophe Barbier Daniel. "Caractérisation et modélisation de couches minces de 3C-SiC sur Si pour applications aux microsystèmes en environnements sévères." Villeurbanne : Doc'INSA, 2002. http://csidoc.insa-lyon.fr/these/2000/gourbeyre/index.html.
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Gourbeyre, Christophe. "Caractérisation et modélisation de couches minces de 3C-SiC sur Si pour applications aux microsystèmes en environnements sévères." Lyon, INSA, 2000. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2000ISAL0108/these.pdf.
Анотація:
Effectué dans le cadre du développement des microtechnologies pour environnement sévère, ce travail s'articule autour de deux axes principaux. Dans une première partie, une étude détaillée des caractéristiques physique de couches de 3C-SiC épitaxiées sur substrat silicium, est menée. Les résultats issus de cette étude portent notamment sur la maîtrise de l'état de contrainte résiduelle présente dans les couches de 3C-SiC élaborées en fonction des conditions d'épitaxie, afin d'approcher une contrainte quasi nulle. De plus, la faisabilité de membranes carrées auto-suspendues de 3C-SiC de 3 à 8 micromètres d'épaisseur et de 3 millimètres de côté est démontré. L'étude sous charge de telles structures, nous a permis d'extraire le module d'YOUNG des différentes couches. Et d'avoir accès aux contraintes résiduelles présentes dans les membranes de 3C-SiC. Elle nous a également permis de mieux cerner les origines de la disparité des états de contrainte dans les couches de SiC sur pleine plaque de silicium. Dans une seconde partie, nous avons développé deux modèles de structures par éléments finis à l'aide du logiciel Ansys 5. 4, comportant un film mince de SiC. L'un modélise les contraintes thermoélastiques présentes dans les couches de SiC sur pleine plaque de silicium. En comparant ce modèle simple à des résultats expérimentaux, il est possible de valider le choix des paramètres physiques issus de la littérature, utilisés pour la FEM. L'autre modèle FEM développé, est celui d'une membrane carrée auto-suspendue de 3C-SiC qui, comparé aux mesures sous charges effectuées sur structures réelles, donne des résultats très probants lorsque les contraintes résiduelles des couches sont purement thermoélastiques (à 5% près)Carried out within the framework of the development of the rnicro-technologies for harsh environment, this work is articulated around two principal axes. In a first part, a detailed study of the physical characteristics of layers of 3C-SiC deposited by CVD on silicon substrate is undertaken. The results extracted from this study relate in particular to the control of the residual stress present in the as deposited layers of 3C-SiC according to the conditions of epitaxy, in order to approach a quasi null stress. Moreover, the feasibility of self-suspended square membranes of 3C-SiC from 3 to 8 ~m thickness and 3 mm size side is proven. The study under Joad of such structures enabled us to extract the Young modulus from the various layers and to have access to the residual stresses present in the membranes of 3C-SiC. It also allowed us to better determine the origins of the disparity of the states of stress in the layers of SiC on full silicon plate. In a second part, we developed two models of structures by finite elements using the software Ansys 5. 4. , comprising a thin film of SiC. One models the thermo-elastic stress present in the layers of SiC on full silicon plate. By comparing this simple mode) with experimental results, it is possible to validate the choice of the physical parameters resulting from the literature, used for the FEM. The other models developed by FEM, is the one of a self-suspended square membrane of 3C-SiC which, compared with measurements under loads carried out on real structures, gives very convincing results when the residual stresses of the layers are purely thermo-elastic (to 5% near)
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Gomina, Moussa. "Etude mecanique de materiaux a structure grossiere : comportement a la rupture de composites a fibres c-sic et sic-sic." Caen, 1987. http://www.theses.fr/1987CAEN2042.
Анотація:
On a etudie le comportement a la rupture de composites ceramiques a fibres c-sic et sic-sic pour les trois orientations principales, et on a utilise les modeles proposes dans la litterature pour tenir compte des perturbations induites par les deformations non-elastiques de ces materiaux. Les resultats obtenus indiquent que ces modeles sont effectivement valides lorsque la propagation de fissure dans le materiau se fait sans pontage de la fissure principale par les fibres (cas de c-sic). Ce travail met en avant l'importance des mecanismes de rupture non-lineaire (microfissurations, deviations de fissure, dechaussement de fibres, rupture et sortie de fibres de la matrice) dans l'energie totale consommee, ainsi que l'orientation de la fissure initiale par rapport a la geometrie du renfort fibreux
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Forbeaux, Isabelle. "Contribution à l'étude des propriétés électroniques des surfaces de 6H-SiC reconstruites et graphitées." Aix-Marseille 2, 1998. http://www.theses.fr/1998AIX22094.
Анотація:
Nous avons etudie l'evolution des etats electroniques inoccupes des reconstructions de surface de 6h-sic(0001) par photoemission inverse resolue angulairement (kripes) jusqu'a des temperatures de preparation de 1400c. L'etude kripes de la reconstruction (3 3)r30 de la face. Si de 6h-sic(0001) nous a permis de mettre en evidence le caractere semiconducteur de cette surface. Ce resultat est inattendu puisque cette reconstruction, constituee d'adatomes de si occupant les sites t#4 au dessus d'un plan compact de sic, doit posseder, selon les calculs bases sur la theorie de la fonctionnelle de densite, un caractere metallique, chaque adatome gardant un electron non apparie dans une liaison pendante. Or nos resultats experimentaux sont en flagrante contradiction avec ce modele. La prise en compte des effets de correlation electronique entre les etats localises sur les liaisons pendantes des adatomes de si explique, dans la limite d'une forte localisation, le dedoublement de l'etat unique predit par les theories dites a un electron, et donc l'ouverture d'une bande interdite. En ce sens, la reconstruction (3 3)r30 peut etre consideree comme un systeme bidimensionnel fortement correle presentant une transition metal / isolant de type mott-hubbard. A partir d'une temperature de recuit de 1350c, la diffraction d'electrons lents revele une terminaison graphitique de la surface (spots 1 1 du graphite monocristallin) et les spectres kripes sont caracteristiques de graphite monocristallin heteroepitaxie. Pour des temperatures inferieures, et des 1080c, on observe la reconstruction (63 63)r30 et les spectres kripes presentent a la fois des signatures electroniques du graphite et des structures attribuees a la presence de lacunes de si dans les couches superficielles du sic. La presence de ces lacunes de si, induites par l'evaporation du si des 1000c, entraine la formation de couches riches en c hybrides sp#3, qui fusionnent progressivement a la surface pour former du graphite monocristallin. L'interaction entre les couches de graphite et le substrat est faible comme le montre la presence des etats * du graphite dans les premiers stades de la graphitisation aux memes positions energetiques que dans le graphite volumique. Sur la face c de 6h-sic(0001), le graphite forme est polycristallin a cause de la forte interaction existant entre la premiere couche de graphite formee et le substrat de sic reconstruit 22 ; interaction mise en evidence par l'absence des etats * du graphite alors que les etats * sont nettement identifies sur les spectres kripes des les premiers stades de la graphitisation.
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Agullo, Jean-Marc. "Dépôt chimique en phase vapeur de SixC1-x riche en carbone : application au traitement d'interfaces fibres-matrice de matériaux composites SiC/SiC." Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT002G.
Анотація:
Au cours de ce travail, la mise au point d'un procede d'elaboration de carbure de silicium riche en carbone a ete effectuee par depot chimique en phase vapeur, par copyrolyse d'un compose organometallique (tetraethylsilane) et organique (cumene). Le systeme a permis en outre la synthese de films a gradient de compositions entre le carbone pur et le carbure de siliicum, les phases obtenues se sont averees hors equilibre thermodynamique compte tenu des basses temperatures d'elaboration (de l'ordre de 1100 kelvin); elles sont decrites par un systeme biphase comprenant du carbure de silicium riche en silicium et du carbone libre. Dans le but de traiter l'interface fibre/matrice de materiaux composites carbure de silicium/carbure de silicium qui presentent une grande fragilite, le procede est adapte a l'infiltration chimique en phase vapeur, grace a un plan d'experience factoriel a deux niveaux. Ainsi, des depots de l'ordre de 0,1 micrometres ont pu etre realises sur fibres avant l'etape d'elaboration de la matrice. Il a ete montre que la presence d'un film a gradient de composition a l'interface fibre/matrice du composite permet de doubler la contrainte admissible a rupture (essais mecaniques de traction). De plus, cette couche intermediaire est peu sensible aux agressions de l'oxygene a haute temperature (1573 kelvin) contrairement au pyrocarbone utilise a l'heure actuelle
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Othman, Dhouha. "Etude d'interrupteurs en carbure de silicium et potentiel d'utilisation dans des applications aéronautiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLN033/document.
Анотація:
L’introduction des systèmes électriques notamment des dispositifs d’électronique de puissance « embarqués » dans le domaine de transport aérien, requiert une forte compacité et une forte intégration des systèmes de conversions électriques ainsi des fonctionnalités électroniques a des hautes t ambiantes dépassant les 200°C.Mais pour répondre à ces besoins, le silicium a atteint ses limites d'où le recours à des nouveaux matériaux semi-conducteurs comme ceux à grand gap.Dans le cadre de ses recherches, Thales, en collaboration avec le laboratoire SATIE , mènent des investigations sur les performances des semi-conducteurs en technologie sic pour développer des convertisseurs aéronautiques de nouvelle génération.Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre d'une étude des potentialités des premiers composants SiC disponibles sur le marché. Cette étude permet de comparer les principales performances de ces dispositifs ainsi que les contraintes spécifiques induites lors de leur intégration dans les convertisseurs aéronautiquesThe potential of wide band gap transistors based on silicon carbide are remarkable and open new prospects for improvement (high efficiency, high breakdown voltage, high switching frequency and high operating temperature ...). This leads to volume and weight reduction for future converters. In order to improve new generation of power converters for future needs, Thales, in cooperation with SATIE and LTN IFSTTAR laboratories, performs investigations on the performances, advantages and disadvantages of SiC technology semiconductors. This comparative study will assess the strengths and weaknesses as well as the stresses induced during integration into aircraft converters of commercially available devices
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Grateau, Luc. "Étude du comportement mécanique de composites monofilamentaires SiC/SiC : rôle de l'interface." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112479.
Анотація:
Cette thèse est consacrée à la réalisation et à l'étude du comportement mécanique de matériaux céramiques composites élémentaire. Chaque composite est constitué d'une fibre Nicalon à base de carbure de silicium revêtue de carbure de silicium ß par dépôt chimique en phase vapeur basse pression (L. P. C. V. D. ). L'influence d'un traitement de surface préalable de la fibre (dépôt mince de carbone pyrolytigue) a également été étudiée. Une machine de traction adaptée à ces matériaux a été développée ainsi qu'une méthodologie pour caractériser leur comportement mécanique (courbe effort-déformation transfert de charge, friction fibre/matrice module d'Young et endommagement). Les composites SiC/0/SiC élaborés sans interphase de carbone présentent une rupture fragile: une fissure matricielle unique traverse la fibre. Les composites SiC/C/SiC ayant subi un traitement de surface ont un comportement mécanique nonlinéaire analogue à celui des matériaux composites unidirectionnels: multifissuration matricielle transverse avec bifurcation des fissures à l'interface fibre/matrice. Sur ce dernier système la contrainte moyenne de friction à l'interface a été déterminée à partir du travail d'extraction. Il a été constaté que dans certains cas la contrainte de friction mesurée est fonction du taux volumique de matrice ce qui s'interprète par un effet de frettage dû aux contraintes résiduelles d'origine thermique. Un phénomène de stick-slip a pu être mis en évidence au cours de l'extraction de certaines fibres. L'approche développée permet de caractériser le comportement dynamique de ces matériaux et pourrait être appliquée, par exemple à la comparaison de différents traitements de surfaceThe aim of this research was to study the mechanical behaviour of elementary ceramic composite materiels. Each composite is constituted of a SiC based Nicalon fibre coated with a ß-SiC "matrix" obtained by low-pressure chemical vapour deposition. The influence of a prior surface treatment of the fibres (deposition of a thin film of pyrolitic carbon) has also been investigated. A tension test has been developed for these systems to determine their mechanical characteristics stress-strain curves, load transfer, friction, modulus, damage assement. The SiC/ /SiC composites, which hace no carbon interphase, exhibit a brittle behaviour: a single crack initiates in the matrix and propagates through the fibre. The SiC/C/SiC composites which contains a carbon interphase exhibit a non-linear mechanical behaviour as in the case of unidirectional ceramic composites multiple fracture occurs in the matrix with deviation of cracks at the matrix/fibre interface. For these composites, the average friction stress at the interface could be determine from the measured extraction work. It could be shown, in some cases, that the friction stress is a fonction of the matrix volume fraction, indicating a fretting effect resulting from thermal residual stress. In several cases, "stick-slip" phenoma during the extraction of the fibre could be recorded. The approach developed in this work permits permits to characterize the dynamic behavior of these elementary composites and could be applied for example to test the effect of different surface treatments
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Hida-El, Harrouni Ilham Guillot Gérard Bluet Jean-Marie. "Analyse des défauts et des propriétés électroniques du SiC-4H par voie optique." Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=el_harrouni.
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Hida-El, Harrouni Ilham. "Analyse des défauts et des propriétés électroniques du SiC-4H par voie optique." Lyon, INSA, 2004. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2004ISAL0073/these.pdf.
Анотація:
Les potentialités dans les domaines de l'électronique haute température, haute puissance et haute fréquence du carbure de silicium (SiC) ont été rendues évidentes par de nombreux démonstrateurs. Toutefois le développement industriel de tels composants, implique une amélioration notoire de la qualité du matériau de départ. Ceci recouvre la diminution en densité des défauts cristallins et l'amélioration de l'homogénéité des propriétés électroniques sur plaque entière. Ce travail de thèse s'inscrit dans cette dynamique par l'étude de plaquettes SiC à l'aide de caractérisations optiques non destructives. L'imagerie de photoluminescence (PL) a été employée pour des analyses microscopiques. Les signatures optiques des défauts délétères pour les composants ont été obtenues. L'effet de gettering d'impuretés non radiatives au voisinage des dislocations a été mis en évidence. Nous avons également étudié les défauts de forme triangulaire observés sur les homoépitaxies SiC. Deux populations distinctes ont été mises en évidence. L'une correspond à des inclusions du polytype cubique, l'autre à des fautes dans la séquence d'empilement des biplans SiC. Une technique de mesure cartographique de la durée de vie non radiative des porteurs et du dopage a été développée et appliquée. Le bon accord entre ces valeurs et celles obtenues par la PL résolue en temps a permis la validation de cette technique. La cartographie de PL associée à d'autres caractérisations optiques, nous a donc permis, de déterminer l'uniformité des paramètres électroniques qui contrôlent les caractéristiques des composants et de mieux comprendre l'impact des défauts cristallins sur les caractéristiques des dispositifsThe capability of silicon carbide (SiC) for application in high temperature, high power and high frequency electronics has been clearly evidenced by the realisation of numerous demonstrators. Nevertheless, the industrial development of such devices requires a drastic improvement of initial material quality. This is both a decreasing of crystallographic defects density and improvement in the homogeneity of full wafers electronic properties. This work takes part of this dynamic using non destructive optical characterization for the study of SiC wafers quality. Scanning photoluminescence (SPL) has been used for defects microscopic analysis. We have obtained the optical signature of deleterious defects (micropipes, dislocations, triangular defects) for SiC components. The gettering effect of non radiative traps by dislocations has been evidenced. Defetcs with triangular shape, commonly observed on homoepitaxy has also been investigated. Two different populations have been distinguished by SPL spectral measurements. The first one corresponds to cubic inclusions; the second one is stacking faults. Finally, an original technique for the cartography of carrier lifetime and doping has been developed. This is done using the theoretical relation and between the PL intensity and the excitation density. The good correlation between this approach and the lifetime measurements by PL decay validates the technique. SPL, together with other optical characterisations, is so a powerful tool for the determination of electronic parameters uniformity which control the devices properties, and, for a better understanding of crystalline defects impact on devices deficiencies
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Fraga, Malfatti Célia de. "Elaboration et caractérisation de revêtements nanocomposites NiP/SiC électrodéposés." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30287.
Анотація:
Dans ce présent travail des revêtements composites à matrice métallique Ni-P chargés de particules de SiC (tailles moyennes 600 et 30 nm) sont électrodéposés à partir d'une solution de sels de nickel et d'un précurseur phosphoreux H3PO3, dans laquelle les particules sont mises en suspension. Par des mesures de viscosité, de vitesse de sédimentation nous montrons que la taille des particules est une caractéristique importante qui joue sur la stabilité des suspensions. Nous montrons que l'ajout d'additifs organiques dans le but de modifier le comportement des suspensions, peut avoir suivant la taille des particules, un effet sur leur taux d'incorporation dans le dépôt. Nous observons qu'au-delà d'une certaine concentration en particules dans la suspension, le taux d'incorporation évalué en fraction volumique atteint un palier, caractéristique de la saturation de la surface cathodique alors que pour les fortes concentration de la suspension le procédé devient sélectif et les particules de plus faibles tailles sont incorporées préférentiellement. Des analyses thermiques, des mesures mécaniques et des analyses életrochimiques par voltametrie cyclique et d´impedance électrochimique, mettent en évidence l'effet de la quantité et de la taille des particules incorporées sur le comportement thermique, la microdureté et la résistance à corrosion des revêtements composites Ni-P / SiCIn this work electrodeposited Ni-P/SiC composites coatings had been electrodeposited from a nickel salts solution containing H3PO3 and SiC particles in suspension (600nm and 30nm). Through measures of viscosity and sedimentation speed it was evidenced that the size of particles is a very important characteristic and it influences in the suspension stability. We had shown that organic additives modifies the characteristic of suspensions. Depending on size particles the organic additives can change the number of incorporated particles. It was observed that depending on the particles concentration in suspension, the number of incorporated particles in deposits can be changed. The incorporation rate evaluated as a function of the fraction in volume reaches a plateau, but continues to increase if it´s evaluated as a function of the number of particles. For the suspensions with raised particles concentration, the incorporation process becomes selective, and the particles with small size are preferentially incorporated. Microhardness measurements, thermal analysis and electrochemical analysis, (cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy) were used to evaluate the influence of the amount and distribution of SiC incorporated particles on the microhardness, corrosion and thermal behaviour of Ni-P/SiC composite coating
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Bechelany, Mikhael Miele Philippe Cornu David-Jacques. "Nouveau procédé de croissance de nanofils à base de SiC et de nanotubes de BN étude des propriétés physiques d'un nanofil individuel à base de SiC /." [s.l.] : [s.n.], 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/13/94/30/PDF/These_Bechelany.pdf.
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Bechelany, Mikhael. "Nouveau procédé de croissance de nanofils à base de SiC et de nanotubes de BN : étude des propriétés physiques d’un nanofil individuel à base de SiC." Lyon 1, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/13/94/30/PDF/These_Bechelany.pdf.
Анотація:
Les nanofils (NFs) à base de SiC et les nanotubes (NTs) de BN ont fait l’objet de ce travail de thèse. Un nouveau procédé de synthèse de NFs SiC a été mis au point. Il est basé sur la pyrolyse à 1400°C de précurseurs de silicium et de carbone à la surface d’un support de condensation en graphite. Les avantages de ce procédé sont le faible coût des NFs SiC produits, l’absence d’étape de purification post-synthèse et la possibilité de générer in situ un revêtement à la surface des nanofils de nature chimique (silice ou carbone) et d’épaisseur modulable. Des modifications chimiques et structurales de ces NFs ont permis de synthétiser des nanostructures 1D multifonctionnelles, notamment à base de BN et ZnO. Ce procédé a été étendu avec succès à la fabrication de NTs BN. Ces derniers ont également été préparés par voie template à partir du borazine, H3B3N3H3, un précurseur moléculaire de BN. Une avancée vers les applications a été réalisée avec la localisation de la croissance des NFs SiC sur substrat Si ou SiC et l’incorporation des NFs en matrice inorganique. Les propriétés physiques d’un NF SiC individuel ont été étudiées par Spectroscopie Raman et par émission de champThis study is focused on SiC nanowires (NWs) and BN Nanotubes (NTs). A new process, based on the high-temperature (1400°C) reaction of carbon precursors with silicon precursors on the surface a graphite plate, was found to yield mass-production of SiC NWs. The main advantages of this process are the low-cost of the ensuing NWs, no requirement of any purification step, and the possibility to generate in situ a coating on the NWs surface with tunable chemical composition (silica or carbon) and tunable thickness. Chemical and Structural modifications of these SiC NWs have been performed and yielded multifunctional 1D nanostructures, incorporating for instance BN and ZnO. The process was successfully extended to the synthesis of BN NTs. The latter have also been prepared by template route associated with the polymer-derived ceramics approach. Borazine, H3B3N3H3, was used as molecular precursor. Advances towards applications were performed with the localization of SiC NWs onto Si or SiC substrates, and the successful incorporation of SiC NWs into inorganic matrices. Physical properties of an individual SiC NW was studied by Raman Spectroscopy and Field Emission
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Mouradoff, Luc. "Interaction de céramiques non-oxydes (Si3N4, SiC, AlN) avec l'aluminium liquide." Limoges, 1994. http://www.theses.fr/1994LIMO0033.
Анотація:
La reactivite de ceramiques non-oxydes (si#3n#4, sic et aln), en contact avec l'aluminium liquide, a ete etudiee afin de choisir un materiau utilisable pour la realisation de gaines protectrices de thermoplongeurs, en vue d'une application industrielle. La stabilite intrinseque de ces trois ceramiques est testee en utilisant des materiaux purs, elabores par depot chimique en phase vapeur (si#3n#4, sic), ou par compression isostatique a chaud (aln). Les essais de mouillabilite par la methode de la goutte posee, de corrosion par la methode des doigts plongeants et d'oxydation sont couples a des observations morphologiques, a la caracterisation physico-chimique des interfaces ainsi qu'a des calculs thermodynamiques. La comparaison des resultats avec ceux obtenus a partir de produits industriels (sic recristallise et si#3n#4 fritte reaction) et des considerations economiques ont permis de determiner la ceramique la plus apte a remplir le role de gaine protectrice de thermoplongeur: le nitrure de silicium. En vue de l'industrialisation du produit, ce nitrure a ensuite ete fritte a l'aide d'ajouts soigneusement choisis (y#2o#3 et al#2o#3) de facon a densifier la ceramique sans alterer ses caracteristiques (tenue a l'oxydation, aux chocs thermiques et a la corrosion par l'aluminium liquide). Le nitrure de silicium ainsi obtenu est finalement caracterise (proprietes mecaniques, resistance a la corrosion) afin d'etablir d'etroites correlations entre conditions d'elaboration, microstructure et proprietes
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MOZDZIERZ, NATHALIE. "Relations entre le comportement a haute temperature et l'evolution microstructurale de materiaux ceramiques a base de carbure de silicium - sic monolithiques et composite sic/c/sic." Paris 11, 1994. http://www.theses.fr/1994PA112046.
Анотація:
Nous avons etudie les relations entre le comportement a haute temperature et l'evolution microstructurale de materiaux ceramiques a base de carbure de silicium sous differentes atmospheres et sous contraintes mecaniques. Cela concerne d'une part deux ceramiques monolithiques de carbure de silicium avec et sans ajouts de frittage et, d'autre part, un composite sic/c/sic forme d'un renfort fibreux directionnel, d'une interphase de pyrocarbone et d'une matrice de sic obtenue par infiltration chimique en phase vapeur (cvi). Les fibres utilisees sont les fibres nicalon nlm202, qui contiennent outre du silicium et du carbone environ 16 at% d'oxygene. Ces materiaux ceramiques sont destines a etre utilises pour des applications thermostructurales, a haute temperature dans differents environnements (atmosphere corrosive, oxydante. . . ) et sous fortes contraintes. Or l'evolution de la microstructure des materiaux ayant subi ces divers traitements risque d'en affecter les proprietes mecaniques. Les materiaux de cette etude ont ete vieillis a haute temperature sous atmosphere reductrice, oxydante et neutre et ont ete deformes en compression. L'evolution microstructurale, la nature des differentes phases, et les modifications de structure et de composition chimique qui resultent de ces traitements ont ete caracterisees par microscopie electronique a balayage et par microscopie electronique a transmission conventionnelle, haute resolution, microdiffraction et par analyses chimiques edx et peels. A partir de nos observations nous avons developpe des modeles decrivant la degradation du composite sic/c/sic sous les differentes atmospheres et les mecanismes de comportement en compression des trois materiaux. Ces modeles permettent de predire, en vue d'applications industrielles, la duree de vie de chacun de ces materiaux lors de sollicitations thermomecaniques
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Al-Azri, Maya. "Structural and magnetic properties of Mn implanted 6H-SiC." Paris 13, 2013. http://scbd-sto.univ-paris13.fr/secure/edgalilee_th_2013_al_azri.pdf.
Анотація:
In this study, n-Type 6H-SiC(0001) substrates were implanted with three fluencies of Mn' 5x10¹⁵ Mn/cm² (Mn content : 0. 7%), 1x10¹⁶ (~2 %), and 5x10¹⁶ cm² (7%) with implantation energy of 80 keV and substrate temperature of 365°C. The samples were characterized using Rutherford Backscattering and Channeling Spectroscopy (RBS/C), High Resolution X-Ray Diffraction technique (HRXRD), micro Raman Spectroscopy (μRS) and Superconducting Quantum Interference Device (SQUID) techniques. The aims were to investigate implantation-induced defects upon dose and to study any correlation between disorder-composition and magnetic properties. RBS/C spectra were fitted using McChasy code, and the corresponding results show that 41% of Mn occupy substitutional sites for the lowest dose, 63% for intermediate Mn content, whereas an almost amorphization occurred for the highest dose. The hysteresis loops of the all samples have typical ferromagnetic shapes. The maximum magnetic moments were obtained for the fluence of 1×10¹⁶ Mn/cm² at which the ratio of Mn at substitutional site was maximum. In addition, we investigated the structural and magnetic properties of Mn-doped 6H-SiC using ab-initio calculations. Various configurations of Mn sites and vacancy types were considered. The calculations showed that a substitutional Mn atom at Si site possesses larger magnetic moment than Mn atom at C site. A model is introduced to explain the dependence of the magnetic structure on site occupation. The magnetic properties of ferromagnetically (FM) and antiferromagnetically (AFM) coupled pair of Mn atoms with and without neighboring vacancies have also been exploredDans cette étude, des substrats 6H-SiC (0001) de type-n ont été implantés avec trois concentrations de Mn' : 5 x 10¹⁵ Mn/cm² (teneur en Mn : 0,7%), 1 x 10¹⁶ (~ 2%), et 5 x 10¹⁶ cm² (7 %) à une énergie d'implantation de 80 keV et pour une température de substrat de 365° C. Les échantillons ont été caractérisés par spectroscopie de rétrodiffusion de Rutherford, diffraction des rayons-X à haute résolution, spectroscopie micro-Raman et magnétométrie SQUID. L’objectif est d’étudier l’effet des défauts induits par l'implantation et de déduire une corrélation avec les propriétés magnétiques. Les résultats obtenus à partir des résultats de RBS/C montrent que 41% des Mn occupent les sites de substitution pour la plus faible concentration, 63% pour la concentration intermédiaire, alors qu’une structure amorphe apparaît pour la dose la plus élevée. Les cycles d'hystérésis présentent des formes typiques d’une réponse ferromagnétique. Le moment magnétique maximal a été obtenu pour la concentration 1×10¹⁶ Mn/cm² à laquelle le taux de Mn en site de substitution est maximal. Les résultats expérimentaux ont été confrontés aux résultats des calculs ab initio. Différentes configurations de sites Mn et types d'occupation ont été pris en compte. Les calculs ont montré qu'un atome de Mn substitué sur le site d’un atome de Si possède un moment magnétique supérieur à celui d’un atome Mn sur un site C. Un modèle est introduit pour expliquer la dépendance de la structure magnétique au type d'occupation des sites. Les propriétés magnétiques de paires d’atomes Mn couplés, type ferromagnétique (FM) et antiferromagnétique (AFM), avec et sans sites voisins vacants, ont également été explorées
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Royet, Anne-Sophie. "Contribution à l'optimisation d'une technologie de composants hyperfréquences réalisés en carbure de silicium (SIC)." Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0158.
Анотація:
Le carbure de silicium (sic) est un materiau a large bande interdite combinant une vitesse de saturation des electrons elevee, un fort champ de claquage, une tres bonne conductivite thermique et de nombreuses proprietes specifiques qui en font un candidat de choix pour repousser les limites du silicium (si) et de l'arseniure de gallium (asga), dans les domaines de la puissance, des hautes temperatures et des hautes frequences. Ce travail presente la caracterisation et la modelisation de dispositifs sic dedies en particulier aux applications hyperfrequences de puissance. Les avantages du sic pour ce type d'applications sont detailles dans le premier chapitre. La description des principes de mesure en haute frequence est aussi presentee. Dans le second chapitre, nous avons caracterise des lignes de transmission coplanaires realisees sur des substrats sic de resistivites differentes et analyse les differents modes de propagation presents dans chaque structure. Le troisieme chapitre est consacre a l'etude statique des transistors a effet de champ et a contact schottky (mesfet). L'influence des effets d'autoechauffement sur les caracteristiques des transistors est analysee. Le chapitre iv concerne particulierement les performances des mesfet dans la gamme 45 mhz-18 ghz. La modelisation petit signal de ces composants a permis de mettre en evidence l'influence des effets d'autoechauffement sur les performances hyperfrequences. Dans le dernier chapitre, une etude en bruit basse frequence (< 100 khz) de diodes schottky et de mesfet est developpee.
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Terziyska, Penka. "Propriétés de transport de [alpha] - SiC : application aux composants électroniques." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20059.
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Masarotto, Lilian. "Etude d'épitaxies et de substrats SiC par imagerie de photoluminescence." Lyon, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAL0053.
Анотація:
Le carbure de silicium (SiC) est un matériau semi-conducteur qui possède une largeur de bande interdite élevée (de 2. 3 eV à 3. 3 eV selon le polytype), un fort champ de claquage (4MV/cm), une vitesse de saturation des électrons deux fois supérieure à celle du silicium et une conductivité thermique voisine de celle du cuivre. Ces propriétés physiques remarquables font du SiC un matériau prometteur pour le développement d'une électronique spécifique dans les domaines de la haute température, de la puissance et des hyperfréquences. Toutefois, malgré les efforts considérables menés ces dernières années, la qualité du matériau n'a pas atteint un stade de maturité suffisant pour que les potentialités du SiC soient pleinement exploitées au niveau de la réalisation de dispositifs. Il est donc nécessaire que les efforts faits en croissance soient accompagnés d'une caractérisation fine, rapide et non destructive. Dans cet objectif, ce travail de thèse a consisté à développer un banc de mesure cartographique de la photoluminescence du SiC. Le faible rendement de luminescence du SiC du à sa bande interdite indirecte et la nécessité d'exciter le matériau dans l'UV ont nécessité un important travail expérimental afin d'optimiser le rapport signal sur bruit tout en s'affranchissant des raies parasites dues à l'excitation UV. Dans un deuxième temps nous avons pu exploiter l'équipement développé et démontrer son intérêt pour la caractérisation d'un certains nombres de défauts microscopiques dans le SiC. Ainsi nous avons montré qu'il était possible, sans avoir recours à une attaque chimique, de révéler les dislocations vis et les micropipes. Nous avons également montré que l'homogénéité du prolytype peut être cartographiée par cette technique. Enfin, dans un troisième temps, grâce au soin porté à l'étalonnage de l ‘équipement, nous avons pu déduire, par une modélisation, la durée de vie des porteurs minoritaires à partir de l'intensité du signal de photoluminescenceSilicon carbide (SiC) is a semiconductor material with a wide band gap energy (2. 9 eV for 6H-SiC, 3. 2 eV for 4H-SiC), an high electric breakdown field (4 MV/cm), , a twice saturated electron drift velocity better than silicon and a thermal conductivity comparable with cuivre. Because of some of its superior physical properties in comparison with Si or GaAs, silicon carbide is an appropriate semiconductor for the development of high temperature, high power and high frequency electronics. Nevertheless, in spite of tremendous progress in SiC bulk growth and epitaxy, the rise of high performance and high reliability devices is still limited by the material quality. In order to analyse defects in SiC, to understand their origin and their impact on devices performance, a non destructive, affordable and few time consuming characterization tool is then strongly needed. Toward this end, we have developed a scanning photoluminescence (SPL) apparatus, initially conceived for III-V compounds analysis. Indeed, SPL is a non-destructive and fast method for spatial profiling of impurities and defects in semiconductors. First, because of SiC luminescence low efficiency and necessity of excite the material with UV source, we worked to optimise the signal to noise ratio and eliminate parasite wavelengths from UV excitation. We then could use developed apparatus to demonstrate its interest for the microscopic SiC defects characterization. The possibility for micropipes revelation (even for non emergent micropipes) without using chemical etching has been evidenced. The gettering effect of non radiative traps around dislocations resulting in a denuded zone in the vicinity of the defect has also been demonstrated. This phenomenon, characterized by an exhaust of the photoluminescence intensity near the dislocation, can be used for the determination of dislocation density on epitaxial layers without using chemical etching. We finally calibrated equipment and could by simulation calculate lifetime carriers from PL intensity
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Ragaru, Christian. "Étude par microscopie électronique en transmission de la transformation de phase bêta-SiC, >alpha-SiC par maclage." Nantes, 1997. http://www.theses.fr/1997NANT2118.
Анотація:
Le carbure de silicium est un covalent binaire qui possède une forte aptitude au polytypisme. Lors du frittage de nos échantillons, au dessus de 2000c, la transformation de phase beta (cubique-diamant) alpha-sic (polytypes hexagonaux et rhomboédriques), aboutit à la croissance massive de bicristaux de grandes dimensions en forme de fer-de-lance ou de plume. Ces plumes possèdent un axe commun 11-20, et un angle diedral atypique de 65,5, 64 ou 41,4 entre les plans denses (0001). Nous discutons la nucléation et la croissance de ces plumes en nous appuyant sur les caractéristiques microstructurales des phases alpha et beta. Nous avons donc caractérisé des joints de grains et des défauts par methr afin d'expliquer la formation d'un tel bicristal. L'analyse montre que les joints et défauts peuvent s'interpréter en terme d'unités structurales proches de celles des covalents simples (si, ge). Cependant, le caractère ionique et binaire de sic permet d'accommoder des déformations de manière plus variée que pour le silicium. L'étude des plumes montre que la régularité et l'originalité de leurs angles diedraux ne peut s'expliquer par une minimisation des distorsions du joint et donc de l'énergie du matériau. Nous nous sommes bases sur un modèle de transformation de phase par double-glissement dévié de dislocations propose par Pirouz. Ce mécanisme, initialement développé pour le silicium, permet de décrire la formation des plaquettes dans sic. En émettant des hypothèses basées sur la microstructure des phases alpha et beta, nous avons adapté ce modèle et montre qu'il peut rendre compte de la nucléation des plumes. Nous avons ensuite discuté le mécanisme de croissance des plumes.
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Coyaud, Martin. "Caractérisation Fonctionnelle de Composants en Carbure de Silicium." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00477631.
Анотація:
Le Carbure de Silicium, par ses propriétés intrinsèques, offre des perspectives dans le domaine de l'électronique de puissance à même de supplanter le Silicium aujourd'hui sollicité à ses limites. En particulier, le Carbure de Silicium (SiC) permet la réalisation de diodes réunissant la technologie Schottky et supportant une haute tension. Après avoir resitué la filière du SiC dans son contexte, on présente dans ce travail les éléments de physique du semiconducteurappliqués à la diode Schottky SiC et justifiant les propriétés et le dimensionnement du composant. Le comportement électrique statique et dynamique des diodes Schottky SiC est ensuite comparé à l'état de l'art des diodes bipolaires en Silicium, et une simulation fine de la cellule de commutation est présentée. Le comportement électrothermique des diodes Schottky SiC est analysé dans la partie suivante à l'aide d'un outil de simulation dédié, permettant d'intégrer à la fois les phénomènes d'emballement thermique propres aux composants majoritaires et les propriétés de haute tenue en température du SiC, pour fournir une évaluation de la densité de courant utile des diodes. Enfin, la dernière partie propose une évaluation de la technologie Schottky SiC DANS UNE APPLICATION pfc, suivant le régime de fonctionnement du convertisseur. Une amélioration visant à exploiter au mieux les propriétés de cette nouvelle diode dans le PFC est ensuite présentée.
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Nakahata, medrado Andressa. "Conception Tridimensionnelle optimisée d'un convertisseur de traction ferroviaire à base de carbure de silicium (Sic)." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALT041.
Анотація:
L'industrie ferroviaire se concentre sur les avantages de l'utilisation des dispositifs à grand gap dans les applications de traction. Dans le cadre du projet européen « Shift2rail », les avantages potentiels de l'utilisation des composants à base de carbure de silicium (MOSFET SiC) dans les futurs convertisseurs sont étudiés ainsi que les impacts potentiels sur la conception des modules. Les outils informatiques de simulation multi physique ont beaucoup progressé et permettent aujourd'hui une véritable chaîne de CAO, allant de la conception mécanique jusqu'à la simulation électrique complète, et en mettant en valeur l'intérêt d'une approche résolument orientée vers la simulation et l'optimisation. Cependant le désir est maintenant d'aller plus loin que la simple validation d'une solution via la simulation. L'enjeu est d'effectuer la conception via une méthodologie se basant sur des stratégies d'optimisation utilisant ces outils. En effet les implantations tridimensionnelles des composants pour réaliser les structures de conversion ont déjà mis en évidence certains défauts structurels comme des problèmes d'équilibrage des courants en dynamiques lors des commutations, qui conduisent à devoir surdimensionner ces composants : ces phénomènes seront clairement amplifiés avec l'usage de semiconducteurs aussi rapides que les MOSFETs SiC. Par ailleurs, des règles de dimensionnement usuelles issues de dizaines d'années d'expériences peuvent se retrouver inefficaces voire contre-productives face à cette rupture technologique que constitue l'emploi de semiconducteurs à grand gap.L’analyse des phénomènes au sein d’un convertisseur complexe de moyenne puissance (comme ceux utilisés dans les trains régionaux) n’est pas évidente vu le nombre des composants et la manière comme ils sont assemblés. Modéliser l’ensemble des connectiques (bus bars DC, bus bar de phase, bus bars de liaisons) et composants (condensateurs de filtrage, semi-conducteurs, condensateurs de découplage) en prenant en compte leur impact lors de la commutation des semi-conducteurs, notamment dû aux impédances parasites, est essentiel lors de l’analyse et de l’optimisation d’un système complexe. Cette thèse propose une méthodologie de conception basée sur la technologie actuelle (IGBT Si) du système de traction. Le but de ce travail est d’avoir des méthodes qui permettront alors de s’adapter plus facilement aux nouvelles contraintes imposées par des vitesse de commutations bien plus rapides. Une étude détaillée de la cellule de commutation est présentée, afin d'analyser comment dimensionner de manière optimale le condensateur de découplage à intégrer au plus près de la cellule de commutation. A partir d'analyses fréquentielles et temporelles, nous montreront comment améliorer le choix de ce composant clé du circuit de puissance, souvent dimensionné empiriquement et à l'aide de retour d’expérience.L’équilibrage dynamique des courants lors de la mise en parallèle des semi-conducteurs est aussi abordé dans cette thèse. L'origine de ces déséquilibres est à la fois due aux interconnexions de puissance, mais également aux interactions entre le circuit de puissance et la commande ("driver"). Cette étude nous amènera à mettre en œuvre une optimisation pour rendre la répartition des courants la plus équilibrée possible en modifiant la géométrie des circuits de grilles et d’émetteurs. Cependant l'approche générique proposée s'appliquerait tout à fait à une intégration plus large où des degrés de liberté seraient laissés sur la conception du module de puissance, en intégrant par exemple les capacités de découplageThe rail industry is focused on the benefits of using wide gap devices in traction applications. Within the framework of the European project “Shift2rail”, the potential advantages of the use of components based on silicon carbide (MOSFET SiC) in future converters are studied as well as the potential impacts on the design of power modules. Computer tools for multi-physical simulation have progressed considerably and today allow a real CAD chain, from mechanical design to complete electrical simulation, and highlighting the value of an approach resolutely oriented towards simulation and optimization. However, the desire now is to go further than simply validating a solution via simulation. The challenge is to carry out the design using a methodology based on optimization strategies using these tools. In fact, the three-dimensional layouts of the components to achieve the conversion structures have already highlighted certain structural defects such as problems of balancing the currents in dynamics during switching, which lead to having to oversize these components: these phenomena will be clearly amplified with l semiconductors as fast as SiC MOSFETs. In addition, the usual design rules from decades of experience may be ineffective or even counterproductive in the face of this technological breakthrough that constitutes the use of large gap semiconductors.The analysis of phenomena within a complex medium power converter (like those used in regional trains) is not easy given the number of components and the way they are assembled. In order to model all the connectors (DC bus bars, phase bus bars, connection bus bars) and components (filtering capacitors, semiconductors, decoupling capacitors) considering their impact when switching semiconductors, especially due to parasitic impedances, is essential when analyzing and optimizing a complex system. This thesis proposes a design methodology based on current technology (IGBT Si) of the traction system. The aim of this work is to have methods which will then make it easier to adapt to the new constraints imposed by much faster switching speeds. A detailed study of the switching cell is presented, in order to analyze how to optimally size the decoupling capacitor to be integrated as close as possible to the switching cell. From frequency and time analyzes, we will show how to improve the choice of this key component of the power circuit, often dimensioned empirically and using feedback.The dynamic balancing of currents during the parallelization of semiconductors is also addressed in this thesis. The origin of these imbalances is both due to the power interconnections, but also to the interactions between the power circuit and the control ("driver"). This study will lead us to implement an optimization to make the distribution of currents as balanced as possible by modifying the geometry of the gate and emitter circuits. However, the generic approach proposed would apply entirely to a wider integration where degrees of freedom would be left on the design of the power module, by integrating for example the decoupling capacities
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Dutto, Mathieu. "Procédé micro-ondes pour l’élaboration de composites B4C-SiC par infiltration et réaction de silicium, en vue d’applications balistiques." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEM021/document.
Анотація:
De nombreuses études ont montré la faisabilité de la fabrication de pièces composites en carbure de bore et de silicium par l’infiltration de silicium fondu dans une préforme poreuse en carbure de bore (Reaction bonding). Cette méthode permet l’obtention d'un composite fortement chargé en carbure de bore (phase qui nous intéresse pour les applications balistiques), sans pour autant avoir besoin de monter à des températures de frittage de plus de 2200°C (température habituellement utilisée pour fritter le B4C). Dans notre cas la température maximale est comprise entre 1400-1600°C. Cette thèse s’intéresse plus particulièrement à l’adaptation du procédé de « reaction bonding » au chauffage sous champ micro-ondes. Les micro-ondes sont particulièrement intéressantes en ce qui concerne la rapidité du cycle thermique et le chauffage préférentiel de certaines phases (dans le cas des multi-matériaux). Pour ce faire, plusieurs verrous technologiques ont dû être levés (travail sous atmosphère et sous champs électromagnétiques, température élevée, …). Les composites obtenus sont comparés à leurs équivalents en chauffage conventionnel. Des différences microstructurales ont été observées au niveau du SiC formé lors de la réaction. Cette thèse nous a donc permis de :-trouver des conditions de fabrication de pièces en carbure de bore par chauffage micro-ondes (Argon/Hydrogéné10%, légère surpression : 1.4 bars)-montrer que les propriétés mécaniques (dureté, module d’Young,…) obtenues en four micro-ondes sont équivalentes à celles obtenus en four conventionnel (dureté : 14-20GPa) -montrer d’importante différences microstructurales du carbure de silicium formé, entre les échantillons obtenus sous vide (four conventionnel) et ceux obtenus sous atmosphère contrôlée (micro-ondes et four conventionnel).-montrer que le passage à des plus grandes tailles est possible, il est même plus simple d’infiltrer de grandes pièces que de petites à cause de l’effet de la masse sur la réponse du matériau aux champs électromagnétiques des micro-ondes.Ces résultats sont très prometteurs pour des applications balistiques : fabrication de gilets pare-balles et blindages légersMany studies have shown the feasibility of processing silicon-boron carbide composite by infiltration of molten silicon through a porous preform made of boron carbide (Reaction Bonding Process). Using this method, the obtained composite contains a large amount of boron carbide, which is the hardest and the most interesting phase for ballistic application. In our developed process, the maximum processing temperature is 1600°C, which is far below the usual high temperature stage/pressure conditions commonly used to sinter B4C by conventional method (respectively 2200°C and40MPa). The main goal of this thesis is to develop a novel reaction bonded process based on microwave heating. Microwaves heating has many interesting features, including fast heating process, selective heating mechanism (in case of heating multi-materials) and volumetric heating distribution. . To fulfill our goal, many technological issues need to be addressed (working in controlled atmosphere and under microwave field, high temperature ...). This thesis reports the development of this novel process, and materials made from it, exhibit similar properties compared to those made conventionally. However, some microstructural differences were observed in SiC resulting phases. This thesis has allowed to-find out the boron carbide composite piece fabrication conditions in microwave cavity (Argon/Hydrogen10%, slight overpressure: 14bars)-show that mechanical properties (hardness, Young’s modulus…) obtained are comparable to those measured on conventionally reaction bonded produced materials. -show that formed SiC has some microstructural peculiarities, between vacuum samples (for conventional) and ones obtained in hydrogenous argon (using microwave).-show that it is possible to produce larger size piece (66mm of diameter). These results are shown to be promising for ballistic applications, including the fabrication of bulletproof jacket and light armor
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Zoulis, Georgios. "Structural and optical characterization of SiC." Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.theses.fr/2011MON20015/document.
Анотація:
Ce travail porte sur la caractérisation structurale et optique d'échantillons de SiC. Les échantillons étudiés ont été répartis en trois groupes : des échantillons massifs, des couches épitaxiales épaisses et enfin des couches minces. La croissance des échantillons massifs a été réalisée avec la technique CF-PVT, utilisant une géométrie « d'étranglement ». L'objectif était de filtrer les défauts afin de créer des germes de 3C de haute pureté. La croissance de des couches épaisses par sublimation avait comme objectif la maitrise d'un dopage résiduel faible de type n et p pour des applications composants. Enfin, dans le but de réaliser des composants de type LED blanche des impuretés Ga ont été introduites dans des couches minces épitaxiées par VLS afin de créer des échantillons fortement dopé de type p. Tous ces échantillons ont été étudiés par photoluminescence, micro-Raman, SIMS et microscopie électronique à transmission. Il a été possible de déterminer la concentration d'impuretés et d'identifier le caractère n ou p de ces échantillons. L'analyse des échantillons a été faite en utilisant à la fois l'observation des défauts structurels et les informations obtenues à partir des techniques de caractérisation optique. Nous avons pu obtenir des informations sur les paramètres physiques de 3C-SiC, comme l'énergie de liaison de Ga et Al, la structure fine des excitons liés à l'Al et celle des paires donneurs accepteurs Al-N et Ga-N. Enfin l'apparition d'un nouveau défaut de structure appelée le « fourfold twin » a été observéeThe main topic of this thesis is the structural and optical characterization of SiC samples. The samples were divided in three groups: bulk, thick and thin epilayers. The bulk samples were grown with the CF-PVT technique and used a modified crystal holder geometry. The objective was to filter the defects to and create high purity and quality seeds of 3C-SiC. The thick epilayers were grown with the sublimation epitaxy technique, trying to demonstrate the creation of low impurity n and p type layers for device applications. Finally the thin epilayers were grown with the vapour-liquid-solid technique and doped with Ga impurities in an effort to create either heavily p-type doped samples and components for white LED applications. The samples were studied with low temperature photoluminescence, micro-Raman, SIMS and transmission electron microscopy. With the help of these techniques it was possible to determine the impurity concentration and identif y the n or p character of these samples. A qualitative analysis of the quality of the samples was done using both the observation of the structural defects and the information from the optical characterization techniques. We were able to acquire information about physical parameters of 3C-SiC like the binding energy of Ga and Al, the Al bound exciton fine structure and the Al-N and Ga-N donor acceptor pair fine structure. The appearance of a new structural defect called the fourfold twin was observed and presented
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Carminati, Paul. "Composites SiC/SiC à interphase de type BN de compositions variables et réactivité optimisée." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0248/document.
Анотація:
Les composites SiC/SiC à renfort fibreux à base de SiC, et à matrice SiC sont développés pour applications aéronautiques. En vue d’améliorer leur durée de vie en atmosphère oxydante à haute température, l’utilisation d’interphase BN est préconisée,puisque l’oxyde de bore liquide permet de protéger le matériau. Cependant, sous atmosphère humide, la volatilisation de B2O3 sous forme d’hydroxyde HxByOz est non négligeable. L’objectif de ce travail est d’optimiser l’organisation structurale de BN élaboré par CVD/CVI, pour améliorer sa résistance à l’oxydation, et d’évaluer l’intérêt de l’ajout d’élément(s) au nitrure de bore permettant la stabilisation thermodynamique de B2O3 à haute température, en présence d’humidité. Ce travail a permis d’établir des liens entre composition chimique de la phase gazeuse, cinétique et mécanisme de dépôt, et degré d’organisation du nitrure de bore. Malheureusement, si la résistance à l’oxydation de BN augmente perpendiculairement à ses plans (002) avec son organisation structurale, elle est à peine améliorée le long des plans (002). Néanmoins, l’intérêt de l’ajout d’aluminium à l’interphase BN pour améliorer la stabilité chimique de B2O3 en présence d’humidité a été démontré à une température suffisamment élevée pour permettre la formation de cristauxAl4B2O9. Ainsi, il semble que ces cristaux permettent une cicatrisation efficace des fissures matricielles dans des composites SiC/SiC. Des essais supplémentaires d’oxydation dans des conditions plus complexes, comme sous cyclage thermique, sont nécessaires pour conclure catégoriquement en faveur de l’amélioration de la durée de vie de ces matériauxSiC/SiC composites with SiC-based fibres and SiC matrix are developed for aeronautic applications. In order to improve their life time in an oxidizing atmosphere at high temperature, the use of BN interphase is recommended, as far as liquid boron oxide can protect the material. However, this glassy material is known to be very sensitive to moisture because boron oxide volatilizes quickly under high temperature. The aims of this work are (i) to maximise the structural organization of BN deposited by CVD/CVI to improve its oxidation resistance and (ii) to assess the interest of elemental addition to boron nitride allowing thermodynamic retention for B2O3 under wet air. Relationships between gas phase composition, deposition rates, and microstructure have been established in this work. Unfortunately, if the oxidation resistance of BN perpendicular to its (002) crystal planes increases with its structural organization, it appears to be hardly improved along the (002) planes. Nevertheless, aluminium addition to BN has led to Al4B2O9 crystals generation, asAl2O3 reacts together with B2O3 under high temperature. These materials therefore appear tobe able to seal SiC matrix cracks. As a result, the global oxidation resistance under wet air of SiC/SiC composites with B(Al)N interphases can been significantly improved. Additional oxidation tests, especially under thermal cycling, are needed to definitively conclude about this point
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Dang, Dinh Lam. "Caractérisation, analyse et modélisation du MOSFET de puissance en carbure de silicium." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0052/document.
Анотація:
Le carbure de silicium (SiC) semble être actuellement le candidat le plus viable des semi-conducteurs à large bande interdite pour remplacer le silicium (Si) dans un avenir proche. En raison de ses propriétés intrinsèques, le SiC permet de développer des dispositifs à semi-conducteurs aux caractéristiques supérieures offrant de grandes améliorations de performances, et se traduisant également par des conceptions plus efficaces et compactes dans diverses applications de l'électronique de puissance. Les MOSFET de 1,2 kV SiC, de loin les composants les plus répandus de la famille pour équiper les sources de puissance, ont rapidement été déployés pour remplacer les modules IGBT Si en raison de leur résistance à l'état passant faible et de leurs excellentes performances de commutation dans toutes les plages de température. Cependant, encore à un stade précoce de développement, les MOSFET SiC présentent leurs problèmes techniques et économiques propres, lesquels problèmes ont freiné leur expansion en électronique de puissance. La caractérisation et la modélisation, en particulier l'état de fonctionnement du MOSFET SiC, ont été examinées dans le cadre de cette thèse afin de mettre en lumière les spécificités et les conséquences qui en découlent sur la conception des convertisseurs de puissance. C’est ainsi qu’une méthodologie de caractérisation statique pour les MOSFET à haute tension a été développée. Les caractéristiques ont été mesurées par méthodes appropriées permettant à la température de la jonction de rester constante pendant la mesure. Les résultats expérimentaux ont été analysés et comparés à ceux relatifs aux dispositifs conventionnels en Si. Ensuite, un nouveau modèle compact du module MOSFET SiC a été mis au point sur le logiciel Saber pour des simulations orientées circuit. Ce modèle prend en compte les phénomènes physiques observés, notamment les effets des pièges d’interface, le comportement JFET intrinsèque, le canal court et la température. En tant que version modifiée de Shichman Hodges, le modèle utilise un nombre raisonnable de paramètres d’ajustement, lesquels sont principalement extraits par identification des courbes de données expérimentales à l’aide d’un logiciel d’optimisation, et pour les autres étant basés sur les données disponibles dans la fiche technique du composant étudié. Finalement, nous avons abordé la caractérisation électro-thermique des MOSFET de SiC. Pour remédier à la présence de pièges d'interface, des bancs de test dédiés ont été développés pour la mesure de la température MOSFET au SiC sur la base du TSEP. Une simulation par éléments finis 3D (FEM) est réalisée pour étudier la distribution thermique à l'intérieur du module. En comparant avec les expériences, le modèle électro-thermique a été validé avec une précision acceptableSilicon carbide (SiC) has actively been emerged as the most viable candidate of the wide band gap (WBG) semiconductors to replace silicon (Si) in the near future. Due to its inherent properties, SiC enables the development of new generation semiconductor devices that offer great performance improvements, resulting in more efficient and compact designs in various power electronics applications. The 1.2 kV SiC MOSFETs, which are by far the most important devices in the SiC family, have been quickly used as the replacement of Si IGBTs in many applications due to their superior characteristics. However, at an early stage of development, SiC MOSFETs come with their own list of technical and economic issues which have somehow limited their widespread implementation for power electronics applications. The characterization and modeling, in particular on-state of the SiC MOSFET, have been investigated in this dissertation to develop insight of the unique characteristics along with the effects on the design of power converters. In such a way, the characterization test benches for high voltage power MOSFETs have been developed. The device is characterized using appropriate methods, which allows the junction temperature to remain constant during the measurement. The characteristics are then analyzed and compared to these of Si counterpart to provide further understanding of SiC MOSFETs. Subsequently, a novel compact model has been developed for circuit simulation, taking into account physical phenomena including interface traps, short-channel, intrinsic JFET and temperature effects. As a modified version of the Shichman Hodges, the model employs a few adjustment parameters, which are mostly derived from curve fitting of experimental data, using optimization tool software. The proposed model with fairly simple current equation thus is expedient to represent the DC behavior of power MOSFET for a wide range of operation conditions. In the end, the thermal characterization of SiC MOSFETs is examined. The on-resistance has been proposed as a temperature-sensitive electrical parameter (TSEP) to estimate the junction temperature. In the presence of the interface traps, the dedicated test benches have been developed for SiC MOSFET temperature measurement based on TSEP. 3D Finite element (FEM) simulation is performed to investigate thermal distribution inside the module. By comparing with the experiments, the electro-thermal model is validated with acceptable accuracy
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Robert, Teddy. "Spectroscopie des fautes d'empilement dans 4H-SiC." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20166.
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Brenet, Philippe. "Etude du comportement mécanique, en relation avec la microstructure, d'un composite céramique-céramique SiC/MAS-L." Lyon, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAL0124.
Анотація:
L'étude du comportement mécanique du composite SiC/MAS-L 2D s'est faite en trois grandes parties. Tout d'abord, l'étude en traction monotone met en évidence un comportement fortement non linéaire non élastique. Un effet de fatigue est constaté lors d'une sollicitation périodique en traction-traction qui mène. Soit à un comportement stable du matériau, soit à la rupture. La limite entre les deux comportements correspond à la limite de fatigue. Puis, une étude du comportement à la rupture a nécessité la mise au point d'une nouvelle approche : les courbes p(2u). Ces courbes représentent la force de pontage d'une tissure matricielle en fonction de l'ouverture de cette fissure. Elles permettent d'accéder à des caractéristiques mécaniques et microstructurales. Enfin, l'intégration de ces courbes permet d'obtenir l'accroissement de la résistance à l'ouverture de fissure. Finalement, l’étude des faciès de rupture permet de mettre en évidence l'importance des des contraintes thermiques résiduelles ainsi que le rôle primordial des aspérités à l'interface sur la contrainte de cisaillement à l'interface (C. C. I. ). Cette C. C. I. Est déterminée par différentes techniques et se situe autour de 3 MPa. La comparaison des longueurs d'extraction entre des éprouvettes rompues en monotone et en fatigue montre que l'effet de fatigue provient d'une diminution de la C. C. I. Engendrée par l'usure des aspérités à l'interface fibre-matriceThe present study concerns the mechanical behaviour of composite SiC/MAS-L 2D and is basically divided into three large stages. The first stage consists of continuous/monotonic tensile tests and thereby a non-linear as well as a non-elastic behaviour was observed for the present material. Fatigue characteristics were observed under a periodic mode of loading and a change in the material behaviour was observed. This finally led to either a stability in the material behaviour or to fracture at a given stress well-known as the 'fatigue limit'. In the second part the fracture behaviour was characterized with a new approach : p(2u) curves. The said graphics hence represent the crack opening-stress in function of its opening displacement and thus have a direct role to play in the mechanical and microstructural study, notably in measuring the resistance to crack-opening. Finally surface rupture studies reveal the importance of residual stresses a_s well as the prime role of the asperities in the interfaces on the interfacial shear stress (ISS). The value of ISS was observed to be in the order of 3 MPa. A comparative study between the pull-out length of tensile and fatigue specimens showed that the fatigue effect results in the diminution of ISS due to the abrasion of interfacial asperities
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Morvan, Erwan. "Modélisation de l'implantation ionique dans α-SiC et application à la conception de composants de puissance". Lyon, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAL0115.
Анотація:
L'implantation ionique: est une étape technologique fondamentale pour la fabrication de composants électroniques en carbure de Silicium (SiC), C'est actuellement la seule technique de dopage sélectif pour ce semi-conducteur car l'incorporation de dopants par diffusion thermique nécessite des températures très élevées, incompatibles avec les autres étapes technologiques. L'implantation permet de modifier les propriétés physiques, électriques et optiques du SiC. La précision de la dose et de l'énergie d'implantation permet de bien contrôler la distribution des impuretés introduites. L'utilisation d'implantations multiples à doses et énergies variables permet d'obtenir une grande variété de profils d'impuretés. Afin de mieux comprendre et d'optimiser le procédé d'implantation dans le SiC cristallin et afin d'orienter la recherche, il est très intéressant de modéliser les phénomènes physiques mis en jeu et de simuler les trajectoires des ions implantés. Une étude générale de la modélisation et de la simulation de l'implantation ionique a été réalisée. A partir de cette étude, un simulateur d'implantation ionique dans SiC monocristallin a été développé (6H, 4H, JC). Ce simulateur est basé sur la méthode de Montecarlo dans l'approximation des collisions binaires. Des procédures de tabulation interpolation ont été mises en œuvre pour accélérer les simulations. Après validation à l'aide de profils expérimentaux (SIMS), le simulateur a été utilisé pour étudier les profils d'implantations multiples, le phénomène de canalisation, la dispersion latérale des impuretés, les défauts créés par l'implantation et les déplacements de stœchiométrie. En combinant les résultats expérimentaux publiés et les simulations, des conditions d'implantation (angles d'implantation, doses et énergies d'implantations multiples) ont été déterminées dans le but de fabriquer des zones actives de composants de puissance (émetteurs de diodes bipolaires, source/drain de MOSFET). Pour reconstruire le cristal endommagé par l'implantation et activer les dopants implantés, des recuits à haute température sont nécessaires. L'activation de Al implanté à haute énergie a été évaluée par mesure capacitive et celle de N par mesure TLM. Des diodes bipolaires p•nn• (Al) et des MOSFETs latéraux (N) ont été fabriquées et caractérisésIon implantation is a fundamental technique for the fabrication of electronic devices in Silicon Carbide (SiC). This is the only technique allowing selective doping of this semiconductor because dopant incorporation by thermal diffusion requires very high temperatures which are not compatible with the other technological steps. Physical, electrical and optical properties of SiC can be modified by the use of ion implantation. The fluence and energy accuracies allow a good control of implanted impurity distribution. Virtually any kind of impurity profile can be obtained by the use of multiple implantations with varying fluences and energies. In order to better understand and to optimise the implantation process and as guidance to investigation, it is very useful to model the physical phenomena involved and to simulate the implanted ion trajectories. A global study on modeling and simulation of ion implantation has been carried out. From this study, an ion implantation simulator for SiC single-crystals has been developed (6H, 4H, 3C). This simulator is based on the Montecarlo method in the binary collision approximation. Tabulation-interpolation routines have been developed in order to increase the simulation speed. The simulator has been validated with experimental dopant profiles (SIMS). Afterwards, it has been used to investigate the multiple implants profiles, the. Channeling phenomenon, the lateral dispersion of ions, the defects generated by the implantation process and the stochiometric disturbances. By combining published experimental results and simulation results, optimal implantation conditions have been determiaed (beam angles, r1uences and energies of multiple implants) for the fabrication of the active areas of power devices (bipolar diodes emitter and MOSFET source/drain). High temperature annealing has to be performed in order to recrystallise the SiC wh. Ich has been damaged by the implantation process and in order to incorporate implanted do pants. Activation of Al implanted at high energy has been evaluated by capacitance-voltage measurements and activation of N has been measured by me TLM method. P•nn • (Al) bi-polar diodes and lateral MOSFETs (N) have been fabricated and characterised
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Bouchetou, Marie-Laure. "Elasticité et endommagement à haute température de composites fibreux C-SiC." Limoges, 1996. http://www.theses.fr/1996LIMO0028.
Анотація:
Dans les composites c/sic, le differentiel de dilatation entre les fibres de carbone et la matrice de carbure de silicium engendre, lors du refroidissement post elaboration, la formation de microfissures dans la matrice. La presence de ces microfissures confere au materiau un comportement mecanique specifique et constitue des voies d'acces privilegiees pour l'oxygene. Pour une utilisation a haute temperature sous atmosphere oxydante, les composites c/sic doivent donc etre pourvus d'une protection anti-oxydation qui est, pour partie, constituee d'une couche de sic (seal-coat) deposee par cvi apres usinage de la geometrie finale de la piece. L'etude du comportement a haute temperature de ces materiaux a ici ete abordee a l'aide de techniques ultrasonores. Les mesures de module d'elasticite ainsi realisees ont, en particulier, permis d'etudier la tenue a l'oxydation d'echantillons pourvus ou non d'un seal-coat. En dehors de tout mecanisme d'oxydation, l'evolution du reseau de microfissures avec la temperature donne lieu a de fortes variations du module d'elasticite. Sous air, deux stades d'oxydation des phases carbonees (fibre et/ou interphase) ont ete mis en evidence sur des echantillons non revetus. Dans les premiers instants, l'oxydation d'une faible quantite de carbone dans la zone microporeuse de la fibre entraine une perte de cohesion au sein du materiau qui se traduit par une forte diminution du module d'elasticite. Puis, dans un deuxieme temps, l'oxydation se propage vers le cur des fibres et entraine une perte de masse importante. Les cinetiques d'oxydation etant fonction du nombre d'acces pour l'oxygene, la presence du seal-coat ralentit l'oxydation, mais les mecanismes d'oxydation restent identiques. L'etude de l'effet de l'application d'une contrainte de traction sur l'endommagement, a haute temperature sous atmosphere neutre, a mis en evidence des comportements differents selon la temperature. Ces resultats ont ete interpretes sur la base des evolutions de la liaison interfaciale
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Arnault, Véronique. "Relations entre microstructure et comportement mécanique des composites SiC-SiC : analyse du rôle de l'interface dans le processus de fissuration matricielle dans des matériaux multifilamentaires." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0098.
Анотація:
Cette recherche, visant à établir des relations entre la microstructure et le comportement mécanique des composites SiC/SiC élaborés par la Société Européenne de Propulsion, est fondée sur une approche micromécanique, d'une part, de l'interaction entre fibre et matrice mettant en jeu l'interface ct, d'autre part, de la fissuration matricielle dans les matériaux multi-filamentaires. L'étude expérimentale de la liaison mécanique fibre-matrice, réalisée par la technique de micro-indentation instrumentée, conduit à la modélisation du cisaillement interfacial qui régit le glissement fibre-matrice et contrôle le transfert de charge de part et d'autre d'une fissure matricielle. Ce modèle décrit les conditions de frottement en prenant en compte l'effet de Poisson associé au chargement par indentation. L'essai de traction in-situ sous microscope optique permet d'identifier les phénomènes de rupture opérant au sein du composite unidirectionnel et du composite bidirectionnel tissé. Ainsi il a été possible de décrire les cinétiques d'accumulation de l'endommagement par multi-fissuration de la matrice. L'extension à haute température de ce dispositif, réalisée dans ce travail, en fait un outil précieux d'aide à la compréhension du comportement de ces matériaux à leur température d'utilisation. L'interprétation de l'endommagement progressif de la matrice s'appuie sur une simulation numérique, qui permet de décrire le processus de multi-fissuration, à partir de la notion de glissement interfacial (étudié dans la première partie par indentation) et des statistiques de rupture des constituantsIn order to establish relation between the micro structure and the mechanical behaviour of SiC/SiC composites, this research is based on a micro mechanical approach. The experimental study of the fibre-matrix interface mechanical behaviour, leads to a modelling of the interfacial shear strength. It controls fibre-matrix sliding and load transfer between the components near a matrix crack. This model describes friction conditions including poissn's effects caused by the indentation load. In sit, tensile tests under optical microscope, permit to identify the rupture phenomenon in unidirectional and budirectioanal woven composites. It is therefore possible to describe the kinetics of damage cumulation, consisting of multiple cracking in the matrix. The high temperature tensile test device under optical microscope, which is developed in this work is very useful for understanding the behaviour of these materials at their working temperature. The interpretation of the progressive cracking phenomena is based on a numerical simulation using concepts of fibre-matrix sliding by interfacial shear strength, and failure statistics
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Szwedek, Olivier. "Amélioration du comportement à l’oxydation à très haute température des composites carbone/carbone par des revêtements alternés SiC/HfC." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14184/document.
Анотація:
Les composites C/C sont des matériaux très utilisés dans de nombreuses applications pour leurs propriétés exceptionnelles. Néanmoins, ils présentent l'inconvénient de s'oxyder dès les basses températures. Le travail dans cette thèse a consisté en l'élaboration de dépôts de carbures de silicium (SiC) et d’hafnium (HfC) par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) afin de protéger en surface ces composites jusqu’à 2000°C. Cette voie d'élaboration permet l'obtention de dépôts denses et continus. Dans un premier temps, une étude thermodynamique du système chimique Hf-Cl-C-H a permis d’appréhender les conditions de dépôt d’HfC et de tracer des diagrammes de dépôt directement utilisables par l’expérimentateur. Ensuite, après avoir déterminé les conditions expérimentales de chloruration de l’hafnium, étape antérieure à la CVD, et après avoir examiné les compatibilités chimiques des deux carbures par Spark Plasma Sintering (SPS), une étude expérimentale paramétrique de la CVD d’HfC a été proposée. Cela a permis la détermination des conditions optimales de dépôt permettant l’obtention d’une protection multiséquencée HfC/SiC, les conditions de dépôt du SiC étant reprises de la littérature. En plus du procédé de CVD, un autre type de concept portant sur l'enrobage de poudres d'HfC par le SiC, puis frittées par la suite, a également été traité. Enfin, les matériaux fondés sur ces deux concepts ont été testés en oxydation à très haute température. Les résultats obtenus ont permis la validation du matériau multiséquencé à 2000°C et le matériau fritté à 1500°CCarbon/Carbon composites are widely used materials in many fields of application for their outstanding properties. Nevertheless, these materials have the drawback of oxidizing at very low temperatures. The aim of this work consisted in depositing by means of Chemical Vapour Deposition (CVD) coatings made of silicon carbide (SiC) and hafnium carbide (HfC) in order to protect the composite up to 2000°C in an oxidizing atmosphere. This way of manufacturing has allowed reaching dense and continuous coatings. First, a thermodynamic study of the Hf-Cl-C-H chemical system has permitted to study the influence of HfC deposition parameters and to report them into deposition diagrams. Then, after the study of experimental conditions in the metallic hafnium chlorination step and the examination of chemical compatibilities of the two carbides by Spark Plasma Sintering (SPS), a parametric study of the CVD of HfC has been carried out. This has enabled determination of optimal deposition conditions of HfC in order to manufacture an HfC/SiC multilayered protection. SiC experimental conditions were taken from the literature. Besides the materials made by CVD, another kind of material protection made of HfC powder coated with SiC and then sintered has been also studied. Finally, materials based on those two protection concepts have been oxidized at very high temperature. Results have enabled to validate the multilayered protection up to 2000°C and the HfC/SiC sintered powder up to 1500°C
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Honstein, Gabriele. "Etude thermodynamique et par spectrométrie de masse du comportement de poudres de carbure de silicium (SiC) à haute température." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0095.
Анотація:
Le carbure de silicium est un matériau bien connu à ce jour, mail il y a des aspects lors de sa fabrication qui sont mal compris. Le but de ce travail est de contribuer à la compréhension des échanges de matière via la phase gazeuse lors de la fabrication de composants en SiC. La procédure expérimentale utilisée est le suivi in situ de l'évolution des pressions de vapeur ou celle des flux évaporés par spectrométrie de masse et de comparer la morphologie et la structure des poudres avant et après les traitements par différents moyens de caractérisation dont la spectrométrie Raman et les observations MEB et FEG. . Une étude thermodynamique du système SiC-SiO2 précède et encadre l'expérimentale et le calcul des limites de la transition de l'oxydation passive-active du SiC sont effectués. L'influence des paramètres clefs comme la pollution par l'oxygène et les rampes de température sur les pressions partielles de SiO(g) et CO(g) a été observé et relié aux structures obtenuesSilicon carbide (SiC) is a well known material, but there are still several aspects in its manufacturing which are not well known. The aim of this thesis is to contribute to better understanding of material flows exchange via gaseous phase during bulk SiC manufacturing. The characterization of established gaseous phase above SiC containing powder samples is performed in-situ using mass spectrometry with (i) Knudsen cell or (ii) capillary tubing sampling. The heat treated powders are then characterized using SEM imaging and Raman spectrometry to analyse their state of aggregation, especially necks building between single SiC grains. The experimental study is preceded by a thermodynamic study of the SiC-SiO2 system and SiC passive-active oxidation transition limits computations. The influence of main parameters like oxygen pollution and heating rate on the SiO(g) and CO(g) partial pressures was observed and relied to observed structure of obtained samples
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Ariyawong, Kanaparin. "Modélisation des procédes de croissance de SiC en phase gazeuse (PVT) et en phase liquide (TSSG)." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAI030/document.
Анотація:
Le carbure de silicium (SiC) est l'un des matériaux les plus prometteurs pour les dispositifs électroniques de puissance. Même si la modélisation a prouvé sa capacité à assister le développement du procédé de croissance des cristaux de SiC, de nombreux aspects ne sont toujours pas décrits de façon satisfaisante. Cette thèse a pour but d'utiliser les outils de modélisation pour étudier les phénomènes fondamentaux ayant lieu dans la croissance massive du SiC, que ce soit en phase vapeur (PVT) ou en phase liquide (TSSG). Pour la méthode PVT, une attention particulière est portée sur la physico-chimie de l'interface solide-vapeur. Pour simuler la cristallisation stœchiométrique du SiC à partir d'une phase gazeuse non-congruente, phénomène mal décrit par le modèle d'Hertz-Knudsen, nous avons considéré le SiC comme une solution solide en utilisant la modélisation couplée du transfert de masse et de la thermodynamique. Cette approche donne une évaluation de la composition du cristal de SiC qui peut être liée à des paramètres contrôlables. De telles corrélations peuvent servir de base pour contrôler la densité de défauts ponctuels, la stabilité des polytypes et la concentration de dopage. Dans le cas du procédé TSSG, les effets de la vitesse de rotation du cristal et de la fréquence du champ magnétique sont étudiés. La convection électromagnétique est la principale contribution régissant les mouvements de fluide à basse fréquence alors que la convection naturelle et l'effet Marangoni deviennent dominants à haute fréquence. Dans les conditions expérimentales utilisant les basses fréquences, la vitesse de croissance du cristal pourrait encore être accrue en augmentant la vitesse de rotation. Une modélisation analytique, couplée aux calculs de dynamique des fluides a permis de décrire les interactions entre le flux de liquide et la direction de propagation des marches de croissance à la surface du cristal. Un paramètre de phase a été introduit comme critère d'apparition de macromarches, à l'origine d'instabilités morphologiquesSilicon Carbide (SiC) is one of the most desirable materials for power electronic devices. The development of the growth process, to achieve larger size and higher quality is on the way. Even if modeling has proved its ability to assist the optimization of the growth processes, there are still some strong issues which are not considered in a satisfactory way. This thesis aims to use the modeling tools to tackle those challenging fundamental and technological issues on both industrially used PVT and emerging TSSG processes. In the PVT process, special attention is paid to the physical chemistry at the solid-vapor interfaces. Especially, we investigated the way to model the stoichiometric crystallization of SiC from a non-congruent vapor as the Hertz-Knudsen model was shown to be not adapted. We thus considered SiC as a solid solution using coupled mass transport modeling and thermodynamics. This approach gives an assessment to the chemistry of the SiC crystal which can be linked to the controllable parameters. Such correlations may serve as a basis to control the points defect density, stable polytypes, and doping concentration. Concerning the TSSG process, the effects of crystal rotation speed and operating frequency are studied. The electromagnetic convection is the main contribution governing the growth process using low frequency while the combined buoyancy and Marangoni convections become dominant at high frequency. In the experimental conditions using low frequency, the crystal growth rate could still be enhanced by increasing the rotation speed. The phase parameter is also introduced using the combined fluid dynamics and analytical modeling. This provides a comprehensive visualization of the interactions between fluid flow and step flow and a guideline to improve the surface morphology of the crystal
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Balestrat, Maxime. "Elaboration et caractérisation d'objets massifs nanocomposites base carbure de silicium comme absorbeurs solaires." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0102.
Анотація:
Pour améliorer l'efficacité de la conversion solaire en électricité, les Centrales solaires thermodynamiques (CSP) doivent relever le défi industriel de fonctionner à des températures élevées (jusqu’à 1000 °C). Les recherches et développements au cours des dernières années ont donc mis l'accent sur les matériaux qui composent l'absorbeur solaire, ou récepteur, dont le rôle est clé dans la performance globale du système CSP. Le carbure de silicium (SiC) présente une inertie chimique, une résistance à l'oxydation à haute température et une robustesse compatibles qui font de cette céramique la référence des matériaux récepteurs dans les CSP. Dans le cadre de cette thèse, il est développé différentes compositions de matériaux composites à matrice en SiC, issues de toute la chimie des polymères précéramiques. L’incorporation chimique, dans ces polymères, d’éléments précurseurs d’une seconde phase carbonitrure de titane permet d’améliorer la sélectivité optique du matériau final. Les précurseurs des systèmes TiCxN(1-x)/Si(B)C et TiCxN(1-x)/SiC(N) (avec 0<1) ont principalement été étudiés par RMN solide et spectroscopie infrarouge. La céramisation de ces polymères a été suivie par ATG/MS. Et enfin, les phases céramiques obtenues ont été principalement caractérisées par DRX, Raman, MEB-EDX et TEM. L’élaboration en pièces denses de matériaux dans ces mêmes systèmes a également été développée dans ce travail de thèse par un procède de compactage à chaud des polymères ou par des techniques de frittage flash sous charge des poudres amorphes. Des mesures de réflectance et de propriétés mécaniques ont ainsi pu être effectuéesA common industrial challenge to improve the efficiency of the solar-to-electricity conversion for concentrating solar power (CSP) is to operate at high temperatures (around 1000°C). Research and development efforts on over recent years have therefore focused on the materials that compose the solar absorber which plays the key role in the overall CSP system performance. Silicon carbide (SiC) exhibits a chemical inertness, a high temperature oxidation resistance and a robustness compatible with the operating conditions of further CSP systems. In this work, Polymer derived nanocomposites ceramics TiCxN(1-x)/Si(B)C et TiCxN(1-x)/SiC(N) (with 0<1) have been developed to be use as solar absorber. A complete characterization from the polymer to the final material is done using techniques as Solid-state NMR, FTIR, TGA, XRD, Raman SEM and TEM. The bulk shaping process was also investigated. Hot pressing at the polymeric state and Flash Sintering on amorphous PDCs powders has been done
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Silly, Mathieu. "Etude des surfaces, interfaces et nanostructures du β-SiC(001) : propriétés électroniques, structurales et optiques". Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112306.
Анотація:
Nous étudions les surfaces du β-SiC(001) propres, couvertes d’argent, hydrogénées et oxydées par microscopie tunnel (STM), émission de photon induite par STM, spectroscopie de photoélectrons et diffraction de rayons X en incidence rasante utilisant le rayonnement synchrotron. L’étude de la reconstruction (5x2) en diffraction de rayons X en incidence rasant nous permet de déterminer la structure à l’échelle atomique des lignes atomiques de silicium. Les différentes reconstructions de surface présentent des comportements très différents en émission de photons induite par STM. Les surfaces riches en silicium (3x2) et terminées carbone c(2x2) sont détruites par les conditions tunnel à fort courant et forte tension. Des images résolues à l’échelle atomique sont obtenues simultanément en topographie et en émission de photons sur les reconstructions (3x2), c(4x2) et lignes atomiques de silicium. Le contraste en émission de photons est attribué aux états électroniques de surface. La surface de β-SiC(001)-(2x3)/Ag est imagée par émission de photons induite par STM avec la résolution atomique. Nous montrons que les lignes de silicium couvertes d’argent présentent une résistance différentielle négative. En dépôt épais, l’argent s’organise en clusters métalliques sur la surface c(4x2). La réponse en émission de photon est gouvernée par les variations de plasmons localisés. Nous montrons en spectroscopie de photoélectrons qu’une surface (3x2) préoxydée peut être métallisée par dépôt d’hydrogène atomique. Enfin, une étude en spectroscopie de photoélectrons sur les surfaces terminées carbone montre que ces surfaces étaient moins réactives à l’oxygène que les surfaces terminées siliciumWe study clean, silver covered, hydrogenated and oxidized β-SiC(001) by scanning tunnelling microscopy (STM), STM induced light, photoelectron spectroscopy using synchrotron radiation and grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD). We determine the atomic structure of the silicon terminated β-SiC(001)-(5x2) reconstructed surface and deduce the structure of the Si atomic line. The various β-SiC(001) reconstructed surfaces are probed by STM induced light and exhibit different behaviour. The Si-rich (3x2) and C-terminated c(2x2) surfaces are destroyed by the tunnelling conditions (high current and high voltage), while the c(4x2) remains stable. We obtained topographic and photon atom-resolved images simultaneously in topography and photon emission for the (3x2), c(4x2) and silicon atomic lines. The contrasts in photon emission are interpreted as surface state variations. The atomic resolution in photon emission is also obtained with β-SiC(001)-(2x3)/Ag. We show that the silver covered Si atomic line presents differential negative resistance. For thick silver coverage on c(4x2), silver is organized in clusters, here the contrasts in photon emission are interpreted as localised plasmons variations. We show by photoelectron spectroscopy that pre oxidized (3x2) surface can be metallized upon atomic hydrogen exposure. Finally, the C-terminated surfaces are found to be much less reactive than Si-terminated surfaces towards oxygen