Le carbure de silicium est un semiconducteur prometteur pour les applications en électronique de température et de haute puissance. La croissance de SiC a été améliorée continuellement pendant les derniers années mais la connaissance des processus à la surface pendant la croissance est encore faible. Dans cette thèse ces processus sont étudiés par l'analyse de la croissance initiale de cristaux non désorientés. Le processus qui limite la vitesse de croissance est déterminé. L'étude des germes observés occasionnellement permet d'avoir un aperçu des barrières Ehrlich-Schwoebel existantes et, de plus, d'estimer l'ordre de grandeur de la longueur de diffusion à la surface. Pour la première fois les lois de croissance de spirales sont systématiquement analysées sur la face silicium et la face carbone du SiC. L'influence d'un domaine limité et du chevauchement de champs de diffusion sur la forme des spirales et les lois de croissance sont analysées par des simulations. Sur les spirales de la face carbone, une nouvelle structure de marches est observée. La bicouche supérieure se dissocie à certaines conditions définies et reproductibles. Les conditions expérimentales sont clairement identifiées et une analyse de cette nouvelle structure est effectuée.

Dans un contexte normatif toujours plus sévère concernant les rejets automobiles polluants, la substitution des aciers par des alliages d’aluminium dans les structures des véhicules est en plein essor. Ce projet de thèse, qui s’inscrit dans un programme de développement de la société Constellium, cible plus précisément les alliages d’aluminium de la série 7xxx (Al-Zn-Mg) qui, malgré leurs propriétés mécaniques élevées, peuvent présenter une sensibilité à la corrosion sous contrainte (CSC) liée au phénomène de fragilisation par l’hydrogène (FPH). La compréhension des mécanismes mis en jeu dans ce type d’endommagement constitue donc une première étape vers une optimisation métallurgique en vue d’une industrialisation future de ces alliages dans le secteur automobile. La première partie de ces travaux est consacrée à l’étude de l’influence de l’état métallurgique de l’alliage 7046 sur son comportement en CSC et à l’identification des mécanismes de dégradation. Un lien direct a pu être mis en évidence entre l’abattement des propriétés mécaniques et les modes de rupture actifs et la quantité d’hydrogène dans l’alliage. Les deux modes d’endommagement observés, intergranulaire-fragile et transgranulaire-fragile, ont respectivement été attribués à un enrichissement en hydrogène aux joints de grains et au piégeage de l’hydrogène au niveau des précipités intragranulaires. Les interactions entre l’hydrogène et les précipités fins d’une part et les dislocations d’autre part, identifiés comme deux hétérogénéités microstructurales critiques vis-à-vis de la FPH, ont été étudiées à une échelle plus locale dans la seconde partie du travail de thèse. Les essais ont été réalisés sur des échantillons modèles, chargés en hydrogène en milieu H2SO4 sous polarisation cathodique et la profondeur de pénétration de l’hydrogène a été évaluée par SKPFM (Scanning Kelvin Probe Force Microscopy). L’ensemble des résultats obtenus met en évidence : 1/ un effet « barrière » des précipités fins et des dislocations sur la diffusion de l’hydrogène en relation avec un abattement des propriétés mécaniques moins important, 2/ un transport possible de l’hydrogène par les dislocations et 3/ l’efficacité du SKPFM pour déterminer précisément des coefficients de diffusion apparents de l’hydrogène. Ces résultats ouvrent ainsi de nouvelles pistes vers la compréhension des mécanismes de CSC dans les alliages Al-Zn-Mg.

Micro-assembly processes suffer from some breaches due to the continuing trend towards an increase in the production capabilities as well as in the size reduction of the components manipulated. Usual manipulating schemes have reached their limit and capillary forces constitute a valuable alternative strategy.<p><p>The goal of this work is to describe the dynamics of liquid bridges in the application of micro-assembly processes. The description is obtained using the Kelvin-Voigt model, with a spring, a damper, and a mass connected in parallel, supported by numerical simulations, analytical approximations and experiments.<p><p>The works is divided into three parts. First we present important aspects of microfluidics, as well as the constitutive equations and an overview of numerical approaches used to describe fluid flow problems with moving interfaces.<p><p>The second part is devoted to the capillary rise case, intended to validate and to compare the numerical approaches to analytical laws and experimental results. The implementation of the slipping and the dynamic contact angles is discussed.<p><p>The last part focuses on the dynamics of the liquid bridge. The liquid bridge is confined between two circular and parallel plates and presents an axial symmetry. The description reveals that the stiffness depends on the surface tension and on the shape of the air/liquid interface, the damping coefficient depends on the viscosity and the volume of liquid and the equivalent mass depends on the density and the volume.<p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse se situe dans le cadre de l'électronique moléculaire qui vise à réaliser une unité de calcul constituée d'une molécule connectée à des électrodes mésoscopiques. La première étape est de choisir une surface qui soit isolante, afin de découpler les états électroniques de la molécule de ceux du substrat et sur laquelle il soit possible de faire croître des îlots métalliques " 2D ", permettant la connexion de la molécule à un réservoir d'électrons, tout en ayant la possibilité de l'imager en NC-AFM. Notre choix s'est porté sur le nitrure d'aluminium (AlN), en raison de sa grande énergie de bande interdite (6,2 eV) et de sa similarité avec le nitrure de gallium (GaN, 3,4 eV) sur lequel il est possible de faire croitre des îlots 2D de magnésium. Le travail de cette thèse porte sur la croissance par épitaxie par jets moléculaire de films minces d'AlN sur substrats de silicium (Si(111)) et de carbure de silicium (SiC(0001)) et leur étude in-situ par NC-AFM et KPFM sous ultra vide. Les études NC-AFM ont permis d'adapter les protocoles de croissance afin de diminuer significativement les défauts de surface des films d'AlN. Des calculs théoriques DFT ont aidé à adapter ces protocoles de croissance afin d'obtenir de façon reproductible la reconstruction de surface (2x2) de l'AlN pour laquelle la surface est terminée par des adatomes d'azote. A l'issu de cette thèse, les films d'AlN obtenus présentent des surfaces adaptées au dépôt de molécules et d'îlots métalliques. / This thesis is part of molecular electronics, which aims to realize a calculation unit based on a single molecule connected to mesoscopic electrodes. The first step is to find a suitable surface, i.e. an insulating or large gap semi-conductor surface to decouple the electronic states of the molecule from the electronic states of the substrate. It must also be compatible with the growth of flat metallic nano-pads allowing the connection of the molecule to an electron tank, while having the possibility of imaging it in NC-AFM. Our choice was focused on the large gap semi-conductor Aluminum Nitride (AlN, 6.2 eV). Indeed it has been shown that the growth of magnesium on a similar substrate (GaN, 3.4 eV) yields one mono-layer high islands. The present work is focused on the growth by molecular beam epitaxy of AlN thin layers on silicon (Si(111)) and silicon carbide (SiC(0001)) substrates and in-situ study by NC-AFM and KPFM under ultrahigh vacuum. The NC-AFM studies helped to adapt the growth protocols in order to significantly reduce the surface defects of the AlN films. Theoretical calculations (DFT) helped to adapt these growth protocols which allows to reproducibly obtain the (2x2) surface reconstruction for which the surface is terminated by a layer of N atoms. At the end of this thesis, the AlN films obtained present suitable surfaces for depositing metallic electrodes and molecules.

The thesis is concerned with creating of a computational model of open-cell ceramic foam and determining mechanical properties of open-cell ceramic foam using computational modeling. The geometry of Kelvin cell was used for creating the model of geometry of the foam. The model of geometry of ceramic foam structure was meshed with solid elements, with beam elements and with combination of rigid beam and beam elements. Elastic properties of the foam were determined by two types of mechanical loading. Young´s modulus and Poisson´s ratio were determined by tensile/compressive mechanical loading and shear modulus was determined by shear mechanical loading. The relationship between mechanical properties of the foam and the ratio of diameter of strut D and length of strut L was analysed in the thesis. A good agreement was found out between Young´s modulus determined by solid element based and Young´s modulus determined by modified beam based model of geometry of the foam structure – for ratio D/L up to 0,6. In the case of Poisson´s ratio a good agreement was determined up to D/L = 0,4. In conclusion the value of Young´s modulus 1,97 GPa which was determined by computational modeling was compared with the value 1,56 GPa which was determined experimentally on ceramic foam. This difference was caused by idealization of geometry of the real ceramic foam material. In addition, mechanical properties of the ceramic foam material are influenced by structural imperfections of the material.

This thesis deals with the use of Atomic Force Microscopy (AFM) and Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) in solar cells production. Both techniques measure surface properties using interactions between surface and tip that progressively scans entire surface of the sample. Atomic force microscopy allows three dimensional imaging of surface structure. Kelvin probe force microscopy is used to measure the contact potential difference on the sample surface. There are described experimental measurements of monocrystalline and multicrystalline substrates after various etching processes using AFM. By using KPFM the contact potential difference was measured on dielectric layers PSG, SiOX, SiNX and Al2O3 and on selective emitter structures. All experiments described in this work were carried out at the Solartec Ltd. workplace and they completely correspond with the actual technology of crystalline solar cells production.

No description available.

Pressure swirl atomizers are commonly used in IC, aero-engines, and liquid propellant rocket combustion. Understanding the atomization process is important in order to enhance vaporization, mitigate soot formation, design of combustion chambers, and improve overall combustion efficiency. This work utilizes non-invasive techniques such as ultra -speed imaging, and Phase Doppler Particle Anemometry (PDPA) in order to investigate the cascade atomization process of pressure-swirl atomizers by examining swirling liquid film dynamics and the localized droplet characteristics of the resulting hollow cone spray. Specifically, experiments were conducted to examine these effects for three different nozzles with orifice diameters .3mm, .5mm, and .97mm. The ultra-speed imaging allowed for both visualization and interface tracking of the swirling conical film which emanated from each nozzle. Moreover, this allowed for the measurement of the radial fluctuations, film length, cone angle and maximum wavelength. Radial fluctuations are found to be maximum near the breakup or rupture of a swirling film. Film length decreases as Reynolds number increases. Cone angle increases until a critical Reynolds number is reached, beyond which it remains constant. A new approach to analyze the temporally unstable waves was developed and compared with the measured maximum wavelengths. The new approach incorporates the attenuation of a film thickness, as the radius of a conical film expands, with the classical dispersion relationship for an inviscid moving liquid film. This approach produces a new long wave solution which accurately matches the measured maximum wavelength swirling conical films generated from nozzles with the smallest orifice diameter. For the nozzle with the largest orifice diameter, the new long wave solution provides the upper bound limit, while the long wave solution for a constant film thickness provides the lower bound limit. These results indicate that temporal instability is the dominating mechanism which generates long Kelvin Helmholtz waves on the surface of a swirling liquid film. The PDPA was used to measure droplet size and velocity in both the near field and far field of the spray. For a constant Reynolds number, an increase in orifice diameter is shown to increase the overall diameter distribution of the spray. In addition, it was found that the probability of breakup, near the axis, decreases for the largest orifice diameter. This is in agreement with the cascading nature of atomization.

No description available.

No description available.