Physique

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Etude du gap de la structure de bandes électronique de matériaux semi-conducteurs : cas du SnO2 élaboré par CVD

Kamal SEDDA (2009)
Mémoire de magister

L’étude théorique des énergies électroniques E(k) du SnO2 ne cesse de faire l’objet de nombreux travaux et s’appuie sur des méthodes utilisant les premiers principes ou sur des méthodes semi-empiriques. La largeur de bandes interdites ou « gap » est un des paramètres les plus intensivement étudiés de E(k) pour la détermination des propriétés électroniques des matériaux semi-conducteurs. L’intérêt porté sur ce paramètre est qu’il joue un rôle essentiel dans le fonctionnement des composants électroniques. En utilisant les équations de Birch-Murnaghan, les courbes obtenues permettent de relier l’énergie fondamentale des électrons aux paramètres de la maille pour une symétrie donnée. Ce qui peut être étendu à d’autres symétries connues de l’oxyde d’étain.Dans une partie expérimentale, nous avons élaboré des films minces de SnO2 non dopé, par la technique du dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Nous avons étudié l’effet des différentes conditions de dépôt (temps et température de dépôt et flux de gaz porteur) sur les propriétés structurales, électriques et optiques des films.Les méthodes de caractérisation sont, essentiellement, l’analyse structurale établie par diffraction des rayons X, la résistivité déduite à partir de la résistance en surface mesurée par la méthode des quatre pointes ; les spectres de transmission et réflexion optiques obtenus permettent de déterminer l'indice de réfraction des couches n (λ), le coefficient d'absorption α (λ) et la largeur de la bande interdite Eg qui constitue un des paramètres essentiels de E (k). Nous avons montré que Eg décroît légèrement lorsque le temps et la température diminuent, ce qui rejoint les observations d’autres auteurs sur le SnO2 dopé. Voir les détails

Mots clés : couches minces, SnO2, propriétés structurales, électriques et optiques, CVD

Conception, Réalisation, Modélisation et Caractérisation Expérimentale d'un Transformateur de Tension de Type Rosen

Faiza Boukazouha (2016)
Thèse de doctorat

Les travaux de recherche entrepris dans ce mémoire s'inscrivent dans le cadre de la modélisation et la caractérisation expérimentale des transformateurs de tension piézoélectriques. A partir de la théorie linéaire de la piézoélectricité, une modélisation analytique unidimensionnelle du transformateur de Rosen basée sur un circuit électrique équivalent inspiré des schémas de Mason des résonateurs piézoélectriques est menée. Les caractéristiques électriques obtenues après exploitation de ce circuit sont validées d'une part par une modélisation numérique 3D issue d'un logiciel de calcul par éléments finis (Comsol- multiphysiques) et d'autre part par une caractérisation expérimentale montrant un bon accord entre eux. De ces études, il ressort que les principales caractéristiques du transformateur (gain, puissance, rendement, etc...) sont fortement dépendantes de la fréquence, donc du mode de vibration, des dimensions, de la charge électrique et des constantes du matériau utilisé. Un écart de 30% entre la théorie et l'expérimental est toutefois constaté. Cet écart a été réduit en utilisant deux méthodes d'optimisation : l'algorithme simplexe qui permet d'ajuster les constantes du matériau et la méthode d'impédancemetrie qui permet de déterminer expérimentalement les valeurs des éléments du circuit équivalent dont les capacités du primaire et du secondaire du transformateur. Ainsi, pour certains résultats, l'écart a pu être réduit à 1%. Mots clés : transformateur de Rosen, modélisation 1D, modélisation 3D, caractérisation expérimentale. Voir les détails

Mots clés : Piezoelectricité, Transformateur de Rosen, Modèle 1D, Modèle 3D, caractérisation expérimentale

A Longitudinal P191 Single Ceramic Piezoelectric Transformer : Comparison between 3D Simulations and Experimental Results

Mohamed Laid Tadjine  (2016)
Article de conférence

In present study, three longitudinal piezoelectric transformers with size of 18.5×3.5×2 mm3, 26×3×1.5 mm3 and 24×3×2 mm3 are fabricated and tested with a soft PZT ( P191) piezoelectric ceramic. The input and the output part vibrate in longitudinal extensional mode. Three configurations of the input and the output voltage are proposed. The electrical measurements results are successfully compared to a three dimensional (3D) Finite Element Analysis using COMSOL Multiphysics software. Voir les détails

Mots clés : Piezoelectric transformer, 3D simulation, longitudinal vibration, Experimental characterisation

Interaction D'un faisceau acoustique avec une interface liquide-solide rugueuse. Application aux plaques rugueuses périodiques

Nadia Harhad (2015)
Thèse de doctorat

A travers ce travail de thèse deux principaux objectifs sont visés: (a) la possibilité de détecter expérimentalement l'existence d’une rugosité sur une structure immergée et (b) l’étude de la sensibilité de la méthode proposée. L’étude expérimentale principale porte sur la propagation des ondes de Lamb dans une plaque d’aluminium immergé dans l'eau présentant un réseau de stries périodique sur l’une de ses faces. Il est montré que les ondes réfléchies/converties rayonnées dans l'eau sont détectables bien que leurs énergies soient petites. La relation de phonon est vérifiée pour les modes de Lamb incident et réfléchi/converti pour le réseau immergée. Les coefficients d’atténuation des modes de Lamb incidents se propageant dans la plaque à travers le réseau de stries et rayonnés dans l’eau sont évalués dans le cas de la plaque immergée. Voir les détails

Mots clés : Plaques rugueuses, réseau de stries périodiques, Ondes de Lamb, conversion de mode, relation de phonon, première zone de Brillouin, énergie transportée par un mode de Lamb.

SIMULATION DU PRINCIPE DE LA MICROSCOPIEACOUSTIQUE AUX BASSES FREQUENCES

Nadia Harhad (2006)
Mémoire de magister

Le microscope acoustique utilise une lentille convergente, creusée dans un barreau de saphir, qui permet de créer des ondes réfractées sous divers angles dont l’angle limite dit, angle de Rayleigh. Le faisceau acoustique réfléchi par le matériau à étudier, résulte de la superposition de l’onde qui est réémise normalement, des ondes rayonnantes de Rayleigh et de toutes les autres ondes générées sous incidence comprise entre l’incidence normale et l’incidence sous angle de Rayleigh. Ces dernières, du fait de leur angle d’incidence (sur l’interface eau–échantillon), sont soient, réfléchies totalement soient pénètrent le barreau de saphir et suite aux réflexions multiples, s’atténuent rapidement. En pratique, les ondes « utiles » réémises, sont l’onde spéculaire normale et les ondes rayonnantes de Rayleigh. Ce travail de Magister, porte sur une étude théorique et expérimentale d'un nouvel appareil, dont le fonctionnement se base sur le principe de fonctionnement du microscope acoustique aux basses fréquences. Cet appareil est moins onéreux (le prix du microscope acoustique avoisine les 22000 $), puisqu’il est constitué de trois transducteurs piézoélectriques, disposés convenablement, pour générer et recevoir uniquement, les ondes « utiles » : spéculaire réfléchie et rayonnantes de Rayleigh. Cet appareil sera mis en application pour caractériser mécaniquement un échantillon d’acier inoxydable. Voir les détails

Mots clés : Onde normale, onde de Rayleigh, microcaractérisation, microscope acoustique, signature acoustique.

OPTICAL PROPERTIES OF ZnO THIN FILMS DEPOSITION BY SPRAY PYROLYSIS

R. Zellagui, W. Bedjaoui, H. Dehdouh, N.Ouafek, A. Bougheloute, S. Boudour.  (2015)
Article de conférence

The aim of our work presented in this paper is the development and characterization of zinc oxide thin film (ZnO), using spray pyrolysis process (simple and cheap method). Tow conditions of deposition are used: temperature of sample Ts = 350 °C, the concentration of solution [Zn+2] = 0.01 and 0.4 mol.l-1. The films prepared are characterized by UV-visible to study the optical properties and the X-ray diffraction (XRD) for the structural one. The films obtained are composed of Nano-crystallites with average diameter of 18 nm. ZnO films have a transmittance over 80 % in visible range and band gap about Eg = 3.6 eV. Voir les détails

Mots clés : Thin films, ZnO, characterizations, Spray Pyrolysis.

Elaboration et Etude des propriétés Photonique du Graphene

Saida MAHDID (En préparation)
Thèse de doctorat

Le graphène est l’un des matériaux les plus prometteurs pour une technologie du futur. Il se distingue des autres matériaux par ses propriétés électroniques remarquables accompagnées à la fois d’une grande flexibilité mécanique, d’une grande robustesse, et d’une grande stabilité chimique. Aujourd’hui, le graphène sort des laboratoires de recherche fondamentale et fait son chemin vers l’industrie en raison de son grand potentiel pour des applications diverses. Malgré le nombre important des méthodes de synthèse développées, la synthèse de couches de graphène reste encore confidentielle et nécessite des améliorations significatives en vue des applications potentielles prédites par les travaux de recherches. Le graphène, du fait de sa difficulté d’élaboration est l’un des matériaux les plus chers à l’heure actuelle et il est d’urgence de développer de nouvelles méthodes de synthèse présentant un meilleur rendement afin d’abaisser le coût de d’élaboration. La synthèse de production de graphène par voie électrochimique est une méthode qui permet d’obtenir des couches fines de graphène. Cette méthode de synthèse nécessite une étude d’optimisation des paramètres expérimentaux (composition chimique) afin de permettre le contrôle des propriétés de ces couches de graphène. Cette étude est accompagnée d’une caractérisation morphologique et structurale des couches de graphène élaborées. Voir les détails

Mots clés : Graphène, Nano carbone, Nanomatériau

Etude des performances d’un amplificateur laser à CO2

Saida MAHDID (2011)
Mémoire de magister

La Puissance de sortie de la plupart des lasers dépasse rarement le Watt. Cependant pour certaines applications, cette puissance est insuffisante. Aussi il est nécessaire de procéder à son amplification. Les techniques d’amplification les plus performantes pour obtenir de grandes puissances consistent à amplifier cette lumière en utilisant des amplificateurs optiques à partir d’un rayonnement laser incident. D’où la nécessité de comprendre leurs fonctionnements et contrôler leurs performances. Notre travail porte sur l’étude des performances d’un amplificateur moléculaire à gaz carbonique en fonction des différents paramètres : la puissance incidente, la pression de l’amplificateur, le courant de décharge et le débit d’écoulement des gaz afin d’avoir le meilleur taux d’amplification du rayonnement incident issu de la source (laser à CO2). Dans ce travail expérimental nous avons choisi une configuration à un seul passage de notre amplificateur. C'est-à-dire que le signal laser passe une fois à travers le milieu amplificateur qui est un mélange gazeux (CO2, N2, He) pompé électriquement. Dans une première étape de ce travail nous avons étudié les caractéristiques du gain de l’amplificateur scellé à température ambiante. Le taux d’amplification du signal laser obtenu est très intéressant comparé aux résultats de la littérature. Cependant La saturation du gain observée à une puissance de saturation du signal d’entrée limite l’extraction de l’énergie accumulée dans l’amplificateur. Ce phénomène de saturation nous à amené à faire dans une deuxième étape l’étude de l’influence du refroidissement de tube amplificateur sur le gain. Cette étude nous à permit d’améliorer le gain de l’amplificateur Les meilleurs performances ont été obtenues à une température de refroidissement de 60C. La dernière étape de ce travail a été consacrée à l’étude des caractéristiques de l’amplificateur laser à écoulement des gaz. Nous avons étudié l’influence du débit d’écoulement des gaz sur le gain de l’amplificateur pour déterminer la gamme des débits qui saturent le gain de l’amplificateur. Les résultats obtenus pour l’amplificateur scellé ont été comparés à ceux obtenus pour l’amplificateur avec écoulement des gaz ou nous constatons une légère amélioration pour l’amplificateur à écoulement des gaz. Ce travail est le premier du genre au laboratoire, il sera suivi d’autres études des performances des amplificateurs optiques moléculaires à écoulement des gaz. Voir les détails

Mots clés : laser, Laser à gaz, Amplificateur laser

Étude numérique du transfert de chaleur pendant le procédé de soudage par friction malaxage FSW.

Moustafa BOUKRAA, Mouloud Aissani, Nacer Tala-Ighil, Amina MATAOUI  (2015)
Article de conférence

Dans ce travail, nous avons présenté une simulation numérique du transfert de chaleur pendant le procédé de soudage par friction malaxage FSW, effectuée sur des tôles d’aluminium Al 7075-T6 et Al 6061-T6. Les équations du problème instationnaire tridimensionnel sont résolues par la méthode des éléments finis (MEF), dans le cadre d’une formulation Eulérienne. Nous avons implanté notre programme sous le code COMSOL®. Un système de coordonnées mobile lié à l’outil est considéré, afin de surmonter les difficultés de la modélisation d’une source de chaleur rotative. Une comparaison des résultats est faite entre les deux types d’aluminium étudiés. Les résultats obtenus donc ont permis de déterminer les champs thermiques et la valeur maximale de la température de la zone noyau du joint soudé. L’évolution de la température, au cours de soudage, est constatée presque la même pour les métaux étudiés. Bien que, la valeur maximale des températures est retrouvée sur les plans de l’alliage Al6061-T6. Voir les détails

Mots clés : Soudage par friction malaxage FSW, transfert de chaleur, alliage d’Aluminium, Comsol®, température

One-dimensional Parametric Study of Damage Detection in a Solid Material using a Nonlinear Wave Modulation Spectroscopy (NWMS) Technique.

N. HOUHAT, T. Boutkedjirt, V. Tournat  (2015)
Article de conférence

Nonlinear wave modulation spectroscopy (NWMS) is one of the most powerful techniques used to detect damage in materials. It consists in applying simultaneously two continuous waves with different frequencies, the one high, f2, and the other low, f1. When the material is damaged, the frequency spectrum exhibits harmonics and sidebands which are located at (f2+f1) and (f2-f1). This paper presents a parametric simulation study of the nonlinear propagation of elastic waves in solid media, which can be represented by a one dimensional mass-spring system. The system of motion equations is resolved by a fourth order Runge-Kutta iterative method. A quadratic nonlinearity can be introduced locally in the system at any spring. The objective of the paper is to highlight the ability of the nonlinear acoustic methods, especially the NWMS (Nonlinear Wave Modulation Spectroscopy), to detect damages in solid material. The study of the evolution of the sidebands amplitude, according to the low frequency of the wave (pump wave), f1, in cracked and intact material will be presented. It is shown that this amplitude reaches a maximum when the pump frequency corresponds to a resonance frequency of a system. In addition, the study shows the strong dependency of the resulting frequency spectrum of the received signal upon the nonlinearity magnitude as well as the rigidity of the simulating crack spring. Voir les détails

Mots clés : Nonlinear Wave Modulation Spectroscopy, Damage detection, nonlinear wave propagation simulation