Physique
Mécanisme de formation de couches minces de Fer-Nickel obtenues par PVD
L’objet de notre étude ici, est la maîtrise de la fabrication des alliages Fe-Ni par Evaporation par Effet Joule (PVD) sous forme de couches minces sur un substrat en silicium, Pour cela, dans un premier nous avons déposé une couche de fer sur une couche de nickel sur un substrat de Si(111) et nous avons stimulé la réaction Fe-Ni par un traitement thermique (200, 400, 600°C), le résultat final et qu’il se formait des siliciures de Ni avant la réaction Fe-Ni. Dans un deuxième temps, nous avons évaporé du fer et du nickel mélangés (Ni (50%) Fe (50%)) dans un même creuset. La diffraction des rayons X et l’analyse RBS ont montré que la phase FeNi3 se formait à la surface de SiAvant cela, dans le but d’étudier la stabilité de l’interface Ni/Si en fonction de la température, nous avons préparé des couches minces de nickel (Ni) sur silicium monocristallin d’orientation (111) auxquelles nous avons fait subir des recuit aux températures de 200, 350, 400, 600, 750 et 800°C. Nous avons trouvé que les siliciures Ni2Si, NiSi et NiSi2 se formaient séquentiellement à mesure que la température de recuit est augmentée. Voir les détails
Mots clés : diffusion, Nickel, Iron, Thin films, Silicon, DRX, RBS
Plasma diagnostics in gas metal arc welding by optical emission spectroscopy
The plasma column in a metal inert gas welding process is investigated by optical emission spectroscopy and high-speed imaging. The concentration and repartition of iron vapours are measured and correlated with the plasma and electrode geometric configuration. Plasma temperatures and electron densities are also measured for each studied position in the plasma. The temperatures are calculated using two different methods, allowing validation of the local thermodynamic equilibrium state of the plasma. The results show a maximum temperature of 12500K in the upper part of the arc, away from the arc axis. The iron concentration reaches a maximum of 0.3% close to the anode and strongly decreases along both the vertical and radial directions.The plasma thermophysical properties, calculated from this plasma composition, are then discussed regarding the metal transfer mode. Voir les détails
Mots clés : GMAW, Optical Emission Spectroscopy, Boltzmann Plot, Sola method, LTE
Anode carbon enrichment in GMAW
The shielding gas used in the welding process has a strong influence on the metal transfer characteristics. When the gas is chemically active the physicochemical properties of the electrodes can be strongly altered which can increase or decrease arc stability. In order to get a better control over the process it is essential to understand how the electrodes are affected. As the electrode extremities are molten they can easily adsorb gases from the shielding gas, which can affect their microstructure. CO2 is one of the most commonly used active shielding gases. It is then interesting to know if the liquid metal at the extremity of the electrode can adsorbed the carbon it supplies, as it has strong influence on steel mechanical properties. Besides, various phases can form during metal cooling, depending on its concentration. It is then possible to get information on the carbon content by studying the ratio between phases. In order to show a possible enrichment, only the relative spatial evolution can be studied and no accurate phase identification is needed. Cross sections of the samples have been studied, using mainly optic microscopy. The two main phase ratio have been calculated after processing the obtained images. The results show a higher ratio of the phase associated to the highest carbon content close to the sample periphery, which support the hypothesis of carbon adsorption by the molten metal. Voir les détails
Mots clés : welding, microstructure, CO2, carbon, anode, Ferrite
Theory of solids/gas mixtures multi-interfaces: Application to the steady state interactions between a sensor array based on metal oxide semiconductor detectors and a mixture of vapours
The aim of this paper is to find useful relationships in differential form that describe the isothermal steady state interactions between a sensor array based on metal oxide sensors and a mixture of vapours. These equations of state relate the variation of partial molar intensive quantities (as the change of the sensor molar partial sensitivity or molar adsorptions enthalpy), to gas mixture components concentrations and sensor array parameters. This kind of equalities is known in the thermodynamic of miscellaneous as Gibbs–Duhem equations. Voir les détails
Mots clés : Metal oxide sensors, Gas mixtures, Freundlich adsorptions isotherm, Sensitivity, Selectivity, Gibbs–Duhém equations, Adsorptions enthalpy change
The Effect of Solar Spectral Irradiance and Temperature on the Electrical Characteristics of a ZnO-SiO2-Si(N) Photovoltaic Structure
The aim of this article is to present an analytic study of the impact of changing solar spectrum and temperature on the performance and electrical characteristics of a MIS solar cell. With this intention, one simulation of the spectral response and the current-voltage characteristic was carried out using a simulation program designed under ‘Visual Basic 5’ language for this reason. Our study is made on a ZnO-SiO2-Si (N) solar cell; it proves that the spectral response has higher collection efficiency for carriers generated by ultraviolet light and a conversion efficiency of about 18 % can be obtained under AM1 solar spectrum and at ambient temperature. The results presented indicate also that the increase in solar cell’s temperature results a degradation of their performances. Voir les détails
Mots clés : MIS solar cell, Solar spectrum, Spectral response, I (V) characteristics, Temperature
Structural, thermal and optical characterization of TiO2:ZrO2 thin films prepared bysol–gel method
We have studied the structural and optical properties of thin films of TiO2, doped with 5% ZrO2 and deposited on glass substrate (by the sol–gel method). The dip-coated thin films have been examined at different annealing temperatures (350 to 450 °C) and for various layer thicknesses (63–286 nm). Refractive index and porosity were calculated from the measured transmittance spectrum. The values of the index of refraction are in the range of 1.62–2.29 and the porosity is in the range of 0.21–0.70. The coefficient of transmission varies from 50 to 90%. In the case of the powder of TiO2, doped with 5% ZrO2, and aged for 3 months in ambient temperature, we have noticed the formation of the anatase phase (tetragonal structure with 14.8 nm grains). However, the un-doped TiO2 exhibits an amorphous phase. After heat treatments of thin films, titanium oxide starts to crystallize at the annealing temperature 350 °C. The obtained structures are anatase and brookite. The calculated grain size, depending on the annealing temperature and the layer thickness, is in the range (8.58–20.56 nm). Voir les détails
Mots clés : Thin films, TiO2–ZrO2, Sol–gel, anatase, Brookite, Optical properties Structural properties, Thermal Properties
Détermination la loi de comportement effective du polyéthylène téréphtalate par les algorithmes génétiques
Dans ce travail, une étude par les algorithmes génétiques, AG, a été effectuée pour étudier la loi de comportement mécanique en traction du polyéthylène téréphtalate –PET- semi-cristallin puis amorphe. Les paramètres pris en compte sont les contraintes en fonction des déformations pour des températures comprises entre 25°C et 100°C pour le PET semi-cristallin et entre 22°C et 80°C pour le PET amorphe. Nos résultats de simulation sont comparés avec ceux des travaux expérimentaux [Langroudi ; 1999]. Généralement, le matériau testé présente un comportement non linéaire et les courbes montrent des changements de pente qui permettent de distinguer trois régions : élastique, d’assouplissement et pseudo élastique. Nous remarquons après l’application des algorithmes génétiques que ces derniers donnent de bons résultats pour le PET amorphe en dessous de la température de transition vitreuse Tg et pour le PET semicristallin au dessus de Tg, ce qui nous a amené à dire que les AG, dans notre cas, sont plus efficaces dans un domaine de température qui ne présente pas un changement de phase. Voir les détails
Mots clés : modélisation, polyéthylène téréphtalate, déformation, contrainte, algorithmes génétiques
Propriétés physico-chimiques des couches minces de l’oxyde de titane. Effet de la concentration
Dans ce travail, nous nous intéressons à l’élaboration et la caractérisation des couchesminces de TiO2 dopées au nickel et déposées sur différents substrats (en aluminium, verre et ITO). Les couches minces ont été obtenues par voie sol–gel. La solution de trempage est àbase de tétrabutyl–orthotitanate Ti (OC2H5)4 et dopée au nickel. L’évolution des propriétés optiques, structurales, morphologiques et électriques desfilms a été étudiée en fonction des paramètres de dépôt (températures de recuit, temps demaintient,…), pour cela, nous avons utilisé les techniques d’investigation suivantes : DSC,Spectroscopie optique UV-visible, DRX, Microscope électronique à balayage (MEB),techniques des deux pointes et quatre pointes. L’analyse calorimétrique différentielle (DSC) montre que La cristallisation de la poudredu TiO2 est à partir de 370 °C pour les échantillons à 2% de Ni, et 390 °C pour leséchantillons à 5% de Ni. Nous constatons aussi la formation de la phase cristalline du TiO2 sur les substrats d’aluminium. Ainsi, l'analyse quantitative EDX nous confirme la présencede l'oxyde de titane. L’analyse par diffraction X des couches minces élaborées des états dopés pour les deuxconcentrations du nickel montre que les couches minces se cristallisent dans la structureanatase. Nous notons une évolution des intensités des différents pics de diffraction enfonction de l’augmentation de l’épaisseur, du pourcentage de dopant et de la température derecuit. Nous observons l’apparition d’autres raies de diffraction de TiO2 correspond à laphase anatase et la disparition d’autres pics. Nous avons observé également que les films deTiO2 dopés à 5% en Ni possèdent des pics plus intenses que ceux dopés à 2% de Ni et nondopés. Nous constatons, d’une part la diminution de la taille des grains et la disparition de laphase brookite et d’autre part le décalage des pics de diffraction vers les grands angles. Nous remarquons que la transmittance des couches minces dopées décroit de 90%jusqu’à 50% et le gap calculé de celles-ci diminue considérablement par rapport à l’état nondopé. Nous pouvons conclure que les couches minces obtenues se comportent comme unsemi conducteur de type n et que l’énergie d’activation diminue lorsque l’épaisseur augmente. Voir les détails
Mots clés : TiO2, Couches Minces dopées Ni, sol-gel, anatase, Brookite, épaisseurs des couches, Propriétés électriques.
Etude du gap de la structure de bandes électronique de matériaux semi-conducteurs : cas du SnO2 élaboré par CVD
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
Étude Théorique et Numérique de la Propagation des Solitons dans les Fibres Optiques.
Ce mémoire présente une étude essentiellement numérique de la propagation des solitons vectoriels dans les fibres optiques biréfringentes. La première partie du mémoire concerne des notions de base sur les fibres optiques, une présentation des équations de Maxwell, et une dérivation d’une équation décrivant les modes à l’intérieur d’une fibre optique ainsi que une condition pour la propagation monomode. Nous avons également décrire les effets non linéaires dans une fibre optique, et nous avons présenté un petit rappel sur les solitons optiques et comment ils se forment dans un milieu dispersif et non linéaire. La dérivation de l’équation de Schrödinger non linéaire pour les fibres optiques biréfringentes en tenant en compte les effets d’ordres supérieurs est aussi faite. Finalement, nous avons fait une description de la méthode de diffusion inverse qui est utilisée pour résoudre analytiquement l'équation de Schrödinger non linéaire. La deuxième partie est consacrée aux simulations numériques du système des équations SNLC, dans le cas de la présence de la dispersion de troisième ordre, en utilisant la méthode d’OSPD. Cette méthode a beaucoup d'avantages comparant à la méthode de Crank-Nicholson. Elle est mieux adaptée pour les termes de dérivées supérieures décrivant les effets de la dispersion d’ordres supérieurs, elle occupe moins de mémoire, et elle nous donne de bons résultats avec un temps de calcul plus rapide. Voir les détails
Mots clés : Fibres Optiques Biréfringentes, Solitons Vectoriels, Operator Splitting Padé Method, Le Système des Équations de Schrödinger Non Linéaires d’Ordres Supérieurs Couplées, Dispersion du Troisième Ordre.