Thèse soutenue

Contribution de la microscopie acoustique à la caractérisation des matériaux : application à la détérmination des constantes élastiques
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Auteur / Autrice : Mickael Lematre
Direction : Mohamed Ourak
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Eléctronique
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Valenciennes

Résumé

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Les variations dans les courbe dite V(z), obtenues en microscopie acoustique, donnent des renseignements sur la vitesse des modes guidés par la surface. Le but de ce travail est alors de contribuer à caractériser les matériaux en cherchant à déterminer leurs constantes élastiques à partir de la vitesse des modes guidés. Le calcul du coefficient de réflexion pour différentes structures telles que solide anisotrope semi-infini, plaque, multicouche, multicouche sur substrat, est présenté tout d'abord. Des résultats de simulation de courbes V(z,f) pour des matériaux isotropes, où f est la fréquence, et V(z,) pour des matériaux anisotropes, où est l'angle azimutal, sont ensuite présentes pour les différentes structures précédemment décrites. A partir des profils de vitesse obtenus en fonction de l'angle azimutal par la méthode de Kushibiki, des simulations de recherche de constantes élastiques sont présentées pour un substrat de MgO, ainsi que pour une couche de TiN sur ce même substrat. La méthode repose sur une procédure utilisant l'algorithme du simplexe afin de minimiser l'écart entre les vitesses calculées, pour un jeu de constantes donne, et celles mesurées. Dans le cas de matériaux isotropes se comportant comme des guides d'ondes, tels qu'une plaque mince ou un dépôt sur un substrat, une variante originale de cette méthode est proposée. Elle repose sur l'obtention d'un profil fréquentiel d'une grandeur homogène à une vitesse associée à une résonance globale de la structure. Les deux méthodes d'obtention des constantes élastiques sont ensuite validées expérimentalement, respectivement sur un substrat de silicium (symétrie cubique) et sur des plaques de verre et d'aluminium (isotrope). Dans tous ces cas, les valeurs des constantes ont pu être déterminées avec une très bonne précision, et il a pu être vérifié également les prévisions des simulations concernant l'écart initial maximal tolérable sur les constantes.