This thesis aims to provide insight into the fundamental electrochemical processes taking place when cycling SnO2 in lithium-ion batteries (LIBs). Special attention was paid to the partial reversibility of the tin oxide conversion reaction and how to enhance its reversibility. Another main effort was to pinpoint which limitations play a role in tin based electrodes besides the well-known volume change effect in order to develop new strategies for their improvement. In this aspect, Li+ mass transport within the electrode particles and the large first cycle charge transfer resistance were studied. Li+ diffusion was proven to be an important issue regarding the electrochemical cycling of SnO2. It was also shown that it is the Li+ transport inside the SnO2 particles which represents the largest limitation. In addition, the overlap between the potential regions of the tin oxide conversion and the alloying reaction was investigated with photoelectron spectroscopy (PES) to better understand if and how the reactions influence each other`s reversibility. The fundamental insights described above were subsequently used to develop strategies for the improvement of the performance and the cycle life for SnO2 electrodes in LIBs. For instance, elevated temperature cycling at 60 oC was employed to alleviate the Li+ diffusion limitation effects and, thus, significantly improved capacities could be obtained. Furthermore, an ionic liquid electrolyte was tested as an alternative electrolyte to cycle at higher temperatures than 60 oC which is the thermal stability limit for the conventional LP40 electrolyte. In addition, cycled SnO2 nanoparticles were characterized with transmission electron microscopy (TEM) to determine the effects of long term high temperature cycling. Also, the effect of vinylene carbonate (VC) as an electrolyte additive on the cycling behavior of SnO2 nanoparticles was studied in an effort to improve the capacity retention. In this context, a recently introduced intermittent current interruption (ICI) technique was employed to measure and compare the development of internal cell resistances with and without VC additive.

Ces travaux de thèse ont pour but d’analyser les outils de photolithographies permettant d’inscrire des réseaux des diffractions et d’identifier ceux qui sont suffisamment flexibles pour être adapté à des substrats non conventionnels tel que des cylindres ou des tubes. Les outils de photolithographies développés ont aussi été ajustés afin d’inscrire directement un réseau de diffraction dans une couche fonctionnelle de TiO2, apporté par la voie sol-gel. Cette thèse est une étude prospective car la périodicité ou le motif des structures diffractantes inscrites n’ont pas été définis pour une application spécifique. Deux outils de photolithographies ont été adaptés avec succès aux substrats cylindriques. Ils seront présentés ici et s’accompagneront d’une perspective en vue d’une application particulière. Enfin, le dernier chapitre se distincte des précédents car il ne porte pas sur le développement d’un outil de photolithographie mais sur la transformation chimique du TiO2 (diélectrique) en TiN (métal), il reste néanmoins dans la continuité de ses travaux de thèse car cette transformation est adaptée à tous types de substrats / The aim of this thesis is to analyze the photolithography tools used to print diffraction gratings and to identify those that are sufficiently flexible to be adapted to unconventional substrates such as cylinders or tubes. The photolithography tools developed have also been adjusted in order to write directly a diffraction grating in a functional layer of TiO2, supplied by the sol-gel pathway. This thesis is a prospective study because the periodicity or the pattern of the registered diffracting structures has not been defined for a specific application. Two photolithography tools have been successfully adapted to cylindrical substrates. They will be presented here and will be accompanied with a perspective for a specific application. Finally, the last chapter is distinct from the previous ones because it does not concern the development of a photolithography tool but on the chemical transformation of TiO2 (dielectric) into TiN (metal), it nevertheless remains in the continuity of its thesis because this transformation is adapted to all types of substrates

published_or_final_version / Public Administration / Master / Master of Public Administration

Les semiconducteurs composés III-V, et en particulier l’InGaAs, sont considéréscomme une alternative attractive pour remplacer le Silicium (Si) habituellement utilisépour former le canal dans les dispositifs Métal-Oxide-Semiconducteur (MOS). Sa hautemobilité électronique et sa bande interdite modulable, des paramètres clés pourl’ingénierie de dispositifs à haute performance, ont fait de l’InGaAs un candidatprometteur. Cependant, la stabilité thermique et la chimie des interfaces desdiélectriques high-k sur InGaAs est beaucoup plus complexe que sur Si. Tandis que laplupart des études se concentrent sur diverses méthodes de passivation, telles que lacroissance de couches passivantes d’interface (Si, Ge, et Si/Ge) et/ou le traitementchimique afin d’améliorer la qualité de l’interface high-k/InGaAs, les phénomènes telsque la diffusion d’espèces atomiques provenant du substrat dus aux traitementsthermiques n’ont pas été étudiés attentivement. Les traitements thermiques liés auxprocédés d’intégration de la source (S) et du drain (D) induisent des changementsstructurels qui dégradent les performances électriques du dispositif MOS. Unecaractérisation adaptée des altérations structurelles associées à la diffusion d’élémentsdepuis la surface du substrat est importante afin de comprendre les mécanismes defaille. Dans ce travail, une analyse de la structure ainsi que de la stabilité thermiquedes couches TiN/ZrO2/InGaAs par spectroscopie de photoélectrons résolue en angle(ARXPS) est présentée. Grâce à cette méthode d’analyse non destructive, il a étépossible d’observer des effets subtils tels que la diffusion d’espèces atomiques àtravers la couche diélectrique due au recuit thermique. A partir de la connaissance dela structure des couches, les profils d’implantation d’In et de Ga ont pu être estiméspar la méthode des scenarios. L’analyse de l’échantillon avant recuit thermique apermis de localiser les espèces In-O et Ga-O à l’interface oxide-semiconducteur. Aprèsrecuit, les résultats démontrent de façon quantitative que le recuit thermique cause ladiffusion de In et Ga vers les couches supérieures. En considérant différents scénarios,il a pu être démontré que la diffusion d’In et de Ga induite par le recuit atteint lacouche de TiO2. Dans le cas où l’échantillon est recuit à 500 °C, seule la diffusion d’Inest clairement observée, tandis que dans le cas où l’échantillon est recuit à 700 °C, onobserve la diffusion d’In et de Ga jusqu’à la couche de TiO2. L’analyse quantitative~ viii ~montre une diffusion plus faible de Gallium (~ 0.12 ML) que d’Indium (~ 0.26 ML) à 700°C /10 s. L’analyse quantitative en fonction de la température de recuit a permisd’estimer la valeur de l’énergie d’activation pour la diffusion d’Indium à travers leZircone. La valeur obtenue est très proche des valeurs de diffusion de l’Indium àtravers l’alumine et l’hafnia précédemment rapportées. Des techniquescomplémentaires telles que la microscopie électronique en transmission à hauterésolution (HR-TEM), la spectroscopie X à dispersion d’énergie (EDX) et laspectrométrie de masse à temps de vol (TOF-SIMS) ont été utilisés pour corréler lesrésultats obtenus par ARXPS. En particulier, la TOF-SIMS a révélé le phénomène dediffusion des espèces atomiques vers la surface. / III-V compound semiconductors, in particular InGaAs, are considered attractivealternative channel materials to replace Si in complementary metal-oxidesemiconductor(MOS) devices. Its high mobility and tunable band gap, requirementsfor high performance device design, have placed InGaAs as a promising candidate.However, the interfacial thermal stability and chemistry of high-k dielectrics on InGaAsis far more complex than those on Si. While most studies are focused on variouspassivation methods, such as the growth of interfacial passivation layers (Si, Ge, andSi/Ge) and/or chemical treatments to improve the quality of high-k/InGaAs interface,phenomena such as the out-diffusion of atomic species from the substrate as aconsequence of the thermal treatments have not been carefully studied. The thermaltreatments, which are related with integration processes of source and drain (S/D),lead to structural changes that degrade the electrical performance of the MOS device.A proper characterization of the structural alterations associated with the out-diffusionof elements from the substrate is important for understanding failure mechanisms. Inthis work it is presented an analysis of the structure and thermal stability ofTiN/ZrO2/InGaAs stacks by angle-resolved x-ray photoelectron spectroscopy (ARXPS).Through a non-destructive analysis method, it was possible to observe subtle effectssuch as the diffusion of substrate atomic species through the dielectric layer as aconsequence of thermal annealing. The knowledge of the film structure allowed forassessing the In and Ga depth profiles by means of the scenarios-method. For the asdeposited sample, In-O and Ga-O are located at the oxide-semiconductor interface. Byassuming different scenarios for their distribution, it was quantitatively shown thatannealing causes the diffusion of In and Ga up to the TiO2 layer. For the sampleannealed at 500 °C, only the diffusion of indium was clearly observed, while for thesample annealed at 700 °C the diffusion of both In and Ga to the TiO2 layer wasevident. The quantitative analysis showed smaller diffusion of gallium (~ 0.12 ML) thanof indium (~ 0.26 ML) at 700 °C/10 s. Since the quantification was done at differenttemperatures, it was possible to obtain an approximate value of the activation energyfor the diffusion of indium through zirconia. The value resulted to be very similar topreviously reported values for indium diffusion through alumina and through hafnia.~ vi ~Complementary techniques as high resolution transmission electron microscopy (HRTEM),energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX) and time of flight secondary ion massspectrometry (TOF-SIMS) were used to complement the results obtained with ARXPS.Specially, TOF-SIMS highlighted the phenomenon of diffusion of the substrate atomicspecies to the surface. / Compuestos semiconductores III-V, en particular InxGa1-xAs, son consideradosmateriales atractivos para reemplazar el silicio en estructuras metal-oxidosemiconductor(MOS). Su alta movilidad y flexible ancho de banda, requisitos para eldiseño de dispositivos de alto rendimiento, han colocado al InxGa1-xAs como uncandidato prometedor. Sin embargo, la estabilidad térmica en la interfazdieléctrico/InxGa1-xAs es mucho más compleja que aquella formada en la estructuraSiO2/Si. Mientras que la mayoría de los estudios se centran en diversos métodos depasivación tales como el crecimiento de las capas intermedias (Si, Ge y Si/Ge) y/otratamientos químicos para mejorar la calidad de la interfaz, fenómenos como ladifusión de las especies atómicas del sustrato como consecuencia del recocido no hansido cuidadosamente estudiados. Los tratamientos térmicos, los cuales estánrelacionados con los procesos de integración de la fuente y el drenador (S/D) en undispositivo MOSFET, conducen a cambios estructurales que degradan el rendimientoeléctrico de un dispositivo MOS. Una caracterización apropiada de las alteracionesestructurales asociadas con la difusión de los elementos del substrato hacia las capassuperiores es importante para entender cuáles son los mecanismos de falla en undispositivo MOS. En este trabajo se presenta un análisis de la estructura y laestabilidad térmica de la estructura TiN/ZrO2/InGaAs por la espectroscopía defotoelectrones por rayos X con resolución angular (ARXPS). A través de un método deanálisis no destructivo, fue posible observar efectos sutiles tales como la difusión delas especies atómicas del sustrato a través del dieléctrico como consecuencia delrecocido. El conocimiento detallado de la estructura permitió evaluar los perfiles deprofundidad para las componentes de In-O y Ga-O por medio del método deescenarios. Para la muestra en estado como se depositó, las componentes de In-O yGa-O fueron localizadas en la interfaz óxido-semiconductor. Después del recocido, semuestra cuantitativamente que éste causa la difusión de átomos de In y Ga hacia a lascapas superiores. Asumiendo diferentes escenarios para su distribución, se muestraque el recocido provoca la difusión de In y Ga hasta la capa de TiO2. Para la muestrarecocida a 500 °C, se observó claramente la difusión de indio, mientras que para lamuestra recocida a 700 °C tanto In y Ga difunden a la capa de TiO2. El análisis~ iv ~cuantitativo mostró que existe menor difusión de átomos de galio (0.12 ML) que deindio (0.26 ML) a 700 °C/10 s. Puesto que el análisis sobre la cantidad de materialdifundido se realizó a diferentes temperaturas, fue posible obtener un valoraproximado para la energía de activación del indio a través del ZrO2. El valor resultóser muy similar a los valores reportados previamente para la difusión de indio a travésde Al2O3 y a través de HfO2. Con el fin de correlacionar los resultados obtenidos porARXPS, se emplearon técnicas complementarias como la microscopía electrónica detransmisión (TEM), la espectroscopía de energía dispersiva (EDX) y la espectrometríade masas de iones secundarios por tiempo de vuelo (SIMS-TOF). Particularmente, TOFSIMSdestacó el fenómeno de difusión de las especies atómicas sustrato hacia lasuperficie.

Cette thèse porte sur l'élaboration et la caractérisation des grilles métalliques en TiN, aluminium et lanthane pour les technologies CMOS gate-first à base d'oxyde high-k HfSiON. L'effet de l'épaisseur et de la composition des dépôts métalliques a été caractérisé sur les paramètres de la technologie 32/28nm. Ces résultats ont été reliés à une variation de travail de sortie au vide du TiN, à des dipôles induits par l'Al et le La à l'interface HfSiON/SiON et à leur diminution aux petites épaisseurs de SiON (roll-off). Nous avons montré que l'aluminium déposé sous forme métallique dans le TiN cause une diminution de son travail de sortie, opposée au faible dipôle positif induit par l'Al. Nous avons évalué l'influence du roll-off pour ces différents métaux et mis en évidence pour la première fois sa forte dépendance avec l'épaisseur de lanthane déposée. Le développement de procédés de dépôt de TiN, Al, La a permis d'accroître les bénéfices de ces matériaux pour la technologie CMOS 32/28nm. / This thesis is about the manufacturing and the characterization of TiN, aluminum and lanthanum metal gate for high-k based 32/28nm CMOS technologies. The effect of metal gate layer thickness and composition has been characterized on 32/28nm technology parameters. These results have been related to a change in the TiN vacuum work function, to Al- and La- induced dipoles at the HfSiON/SiON interface or their lowering on thin SiON (roll-off). We have shown that metallic aluminum introduced in the TiN metal gate causes a work function lowering, opposed to the weak Al-induced dipole. We have evaluated the roll-off influence for theses different metals. For the first time we report the strong roll-off dependence with the deposited lanthanum thickness. Newly developed TiN, Al, La deposition processes have brought benefits for the CMOS 32/28nm technology

I många organisationer är minskade utbildningskostnader ett av de viktiga skälen för att använda e-learning. En av de metoder som används för detta är att dela inlärningsmaterial och information mellan olika system. På så sätt behöver samma material inte skapas om på nytt och analys av insamlad information blir mycket enklare. Sharable Object Reference Model (SCORM) har länge varit en standard för att återanvända inlärningsmaterial, men har med tiden blivit förlegad. E-learning utvecklas tillsammans med teknik och interaktions-möjligheter. Surfplattor och smartphones blir allt vanligare och interaktion för inlärning kan idag ske via flera olika medier som exempelvis film, virtuella världar och sociala nätverk. För att möjliggöra och förenkla insamling av information från nya tekniker och interaktioner har en ny standard utvecklats kallad Tin Can API som lyfter flera restriktioner från SCORM. I detta projekt undersöks Tin Can API för att ta reda på hur den fungerar och hur standarden kan användas för att komplettera SCORM. En implementation har gjorts i ett befintligt e-learningsystem vid namn esTracer för att möjliggöra insamling och sändning av inlärningsinformation till externa system. Projektet visar hur man kan implementera Tin Can API i ett existerande e-learningsystem samt hur problemet för inställningar kan lösas. Ett antal användargränssnitt skapades för att låta esTracer-kunder bestämma var och när i svarflödet information ska skickas samt vad som ska skickas. Möjlighet för insamling av bestämd information implementerades sedan i svarsflödet samt en schemalagd applikation för att skicka insamlad information. / In many organizations, reduced training costs are one of the important reasons for using e-learning. One of the methods used for this is to share learning materials and information between different e-learning systems. This way, the same material does not have to be recreated over and over again and analysis of collected information becomes much easier. Sharable Object Reference Model (SCORM) has long been a standard for reusing learning materials, but has gradually become obsolete. E-learning has evolved with modern technology and interaction. Tablets and smartphones are becoming more common and learning interactions today can, for example, consist of films, virtual worlds and social networks. To enable and simplify collection of information from new technologies and interactions, a new standard was developed called Tin Can API. This new standard lifts many restrictions from SCORM. In this project the Tin Can API is investigated to find out how it works and how the standard can be used to supplement SCORM. An implementation has been made to an existing e-learning system called esTracer to enable the collection and transmission of learning information to external systems. The project shows a way to implement the Tin Can API into an existing e-learning system, and how the problem of settings can be solved. A number of user interfaces were created to allow esTracer customers to decide where and when information should be sent and what to send. Ability to collect this information and send it via a scheduled application was also implemented.

Zinn- und Zinnlegierungsschichten wurden mittels einer Magnetronquelle auf CuSn6- Substrate aufgebracht. Durch Wahl geeigneter Legierungspartner (Al. Ti), die galvanisch nicht abscheidbar sind, konnten Schichtwerkstoffe mit neuen Eigenschaften hergestellt und hinsichtlich einer Eignung als Kontaktveredelung geprüft werden. Verantwortlich dafür ist eine Umwandlung der grobkristallinen, durch säulenförmige Kristallite geprägten in eine feinkristalline dichte, zur Oberfläche parallel orientierte Struktur.

No description available.

No description available.

No description available.