Universiẗat, Diss., 1999--München.

Universiẗat, Diss., 2000--Dortmund. / Dateiformat: PDF.

Techn. Hochsch., Diss., 2003--Aachen.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit akustischer Signale hängt neben den physikalischen Parametern, Temperatur und Strömung entlang des Ausbreitungsweges, von der Zusammensetzung des Mediums ab. Zur experimentellen Untersuchung des Einflusses der Zusammensetzung eines Gasgemisches auf die Schallgeschwindigkeit wurden Messungen in der Atmosphärensimulationskammer SAPHIR des Forschungszentrums Jülich durchgeführt. SAPHIR zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass unter nahezu natürlichen Bedingungen in einem abgeschlossenen Volumen Untersuchungen vorgenommen werden können, wobei die Konzentrationen einzelner Gasbestandteile innerhalb des Volumens variabel einstellbar sind. Es wird gezeigt, dass bei bekannter Temperatur, die mit einem von der Gaszusammensetzung unabhängigen Verfahren bestimmt wird, und gemessenen Schallgeschwindigkeiten auf die Zusammensetzung eines Zweikomponentengasgemisches (oder mehr Komponenten, wenn maximal zwei Bestandteile in ihrer Konzentration unbekannt sind) geschlossen werden kann. Des Weiteren wird eine Möglichkeit vorgestellt, wie akustische Sondierungen (z.B. eine Ultraschallanemometers/-thermometers) in Abhängigkeit von der aktuellen Gaszusammensetzung korrigiert werden können, um Temperaturwerte zu berechnen, die unabhängig von der aktuellen Gaszusammensetzung sind.

Éléments essentiels des systèmes de télécommunication depuis environ trente ans, les dispositifs à ondes élastiques de surface offrent également l'opportunité, de par leur sensibilité aux conditions environnementales et leur caractère passif, de réaliser des capteurs sans-fil autonomes (sans électronique ni source d'énergie embarquées), configuration particulièrement intéressante pour la mesure à haute température. Nos travaux se sont focalisés sur le choix des matériaux pouvant constituer de tels capteurs, au niveau des deux éléments les constituant : le substrat piézoélectrique et les électrodes métalliques. Ces dernières sont généralement constituées de platine, de par l'inertie chimique particulièrement importante de ce métal noble. Nos travaux nous ont permis d'attribuer la dégradation de ces électrodes, généralement observée aux alentours de 700°C, à un phénomène spécifique des films minces, dénommé agglomération, nous conduisant par la suite à envisager et à tester des solutions plus efficaces. En ce qui concerne le substrat, nos efforts ont porté sur la structure bicouche AlN/Saphir, prometteuse pour de telles applications, mais encore peu étudiée. Après l'optimisation des paramètres de dépôt du film mince par pulvérisation réactive magnétron, permettant d'obtenir une couche épitaxiée, nous nous sommes intéressés à la résistance à l'oxydation de l'AlN à haute température dans l'air. L'utilisation croisée de la diffraction des rayons X, de l'ellipsométrie et de la spectroscopie de masse des ions secondaires nous a permis de montrer que l'on peut envisager l'emploi de cette structure bicouche pour les applications visées à des températures allant jusqu'à 700°C / Surface acoustic waves devices are key components of telecommunication systems for more than thirty years or so. Because they are passive and very sensitive to external conditions, they also offer the possibility to make autonomous wireless sensors (electronic-less and battery-less), which could be particularly interesting in high-temperature environments. Our work was focused on the choice of materials allowing the fabrication of such sensors for both parts of the device: piezoelectric substrate and metallic electrodes. The latter are generally made of platinum because of the great chemical inertness of this noble metal. Our work allowed us to attribute their degradation, starting around 700°C on, to a phenomenon called agglomeration which is very specific to thin films. This result led us to consider and test more efficient solutions. Regarding the substrate, we mainly studied AlN/Sapphire bilayer structure, promising for such applications but not really studied yet. After the optimization of the deposition parameters of the thin film, realized by reactive magnetron sputtering, leading to the epitaxial quality, we studied the strength of AlN to oxidation under high temperature in air atmosphere. Results given by X-ray diffraction, ellipsometry and secondary ion mass spectroscopy converged to show that AlN/Sapphire structure is a good candidate for such applications at temperatures up to 700°C

En dépit de leurs simplicités chimiques, de leurs fusion congruente, de leurs performances mécaniques et de leurs propriétés optiques, les monocristaux de saphir contiennent comme défauts des bulles aussi connus sous le nom de micro-vides. Quelle que soit la technologie de croissance, les cristaux obtenus sont caractérisés par la présence de micro-et macro-bulles qui affectent leurs qualités optiques et mécaniques limitant ainsi leurs applications. Ces bulles dégradent les propriétés optiques et l'efficacité des lasers produits par une réduction de la transparence des saphirs; elles induisent également des défauts de surface pendant le processus de polissage. Afin d'améliorer la qualité des cristaux, il est important d'éliminer les bulles, de connaître la raison de leurs formations, les causes de leurs propagations, de leurs constitutions, et de leurs diffusions dans le cristal. Nous avons étudié la distribution des bulles et leurs tailles dans les cristaux de saphir non dopés et dopés titane obtenus par la technique Czochralski (Cz). Les données expérimentales recueillies ont permis de connaître l'effet de différents paramètres de croissance sur la distribution, la densité et la taille des bulles. La propagation des bulles et leurs distributions dans les cristaux ne sont pas influencées par le type de germe. Si les vitesses de tirages augmentent, le diamètre des bulles diminuent et leurs densités augmentent. Les bulles formées dans le cristal de saphir sont influencées par la matière formant la charge de départ. L’utilisation de saphirs craquelés comme charge de départ pourrait être une bonne façon de minimiser la création de bulles et de limiter leurs propagations. Les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse décrivent l'ensemble des phénomènes impliqués lors de l'incorporation de bulles dans les cristaux de saphir non dopés et dopés titane / In spite of the chemical simplicity, the congruent melt behaviour and it’s performed mechanical and optical properties sapphire single crystals contain bubbles defects also known as micro-voids. Whatever the growth technology, the grown crystals are characterized by the presence of micro and macro bubbles which affect the optical and mechanical quality of the crystal limiting their application. They degrade the optical properties and the laser efficiency by reduction of the transparency; they also induce surface defects during substrate polishing process. In order to improve the crystal quality, it is important to eliminate bubbles defects and know the reason of their formation, the causes of their propagation, their incorporation and their distribution in the crystal. We have studied bubbles distribution and their size in undoped and Ti-doped sapphire crystals grown by Czochralski (Cz) technique. The collected experimental data made it possible to know the effect of several growth parameters on the distribution, the density and the size of the bubbles. The bubbles propagation and distribution in the crystal are not influenced by the seed type. If the pulling rate increases, the diameter of bubbles decreases and their density increases. The bubbles formed in sapphire crystal are influenced by the starting charge material. Using sapphire crackle as starting charge could be a good way to minimise bubbles creation and limited their propagation. The obtained results in the frame of this thesis describe the whole phenomena involved during bubbles incorporation in undoped and Ti-doped sapphire crystals

Dans les dispositifs électronique, il est prochainement attendu que la réduction de la taille des composant atteingne prochainement la limite quantique. De ce fait, manipuler l'information quantique apparait comme un nouveau challenge. Les Qubits supraconducteurs basé sur la physique du solide et les Jonctions Josephson sont des systèmes prometteurs qui profitent des avantage des technologies de la micro-électronique. Toutefois, le temps de décohérence des états quantique est encore un facteur limitant. Cette limitation est généralement attribuée à la faible qualité cristalline des matériaux utilisés (défauts cristallins, impuretés). La technique d'épitaxie par jets moléculaires a été utilisé pour la croissance de couches minces de rhénium de haute qualité cristalline sur des substrat de saphir dans un environnement Ultra Haut Vide. Le misfit existant entre les réseaux cristallins du rhénium et du saphir est suffisamment bas pour permettre une croissance épitaxiale du rhénium sur le saphir, mais également une croissance d'une barrière tunnel en oxyde d'aluminium monocristallin sur la couche de rhénium elle-même. Afin d'améliorer la qualité cristallographique de la couche de rhénium, des simulations et de nombreuses techniques de caractérisation ont été utilisées. Puis les propriétés supraconductrices des films de rhénium ont été étudié à des températures ultra basses afin de comparer ces propriétés à la qualité cristallographique de nos films. / In electronic devices, it is expected that the quantum limit will soon be reached with decreasing system size. Therefore, manipulating quantum information appears as a new challenge. Solid state Qubits based on superconducting Josephson junction are promising systems which take advantage of microelectronics technology. However, decoherence time of the quantum states is still a limiting factor. This has been generally ascribed to the poor crystallographic quality of the materials used so far (crystallographic defects, impurities). The Molecular Beam Epitaxy (MBE) technique may be used to grow rhenium (Re) films of high quality on sapphire substrates in an Ultra High Vacuum (UHV) environment. So far, the misfit between Re and sapphire is low enough to permit the growth of a single crystal aluminium oxide thin film on top of the Re layer. In order to improve the crystallographic quality of the Re film, some simulations and several characterizations techniques have been used. Then, the superconducting properties of rhenium films have been studied at Ultra Low Temperature in order to compare with their crystallographic qualities.

Zugl.: Braunschweig, Techn. Univ., Diss., 2008

Universiẗat, Diss., 2002--Bonn.

Universiẗat, Diss., 2001--Bonn.