Thèse soutenue

Application de techniques d’opto-acoustique et de calculs de premiers principes à la caractérisation des propriétés élastiques de films minces
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Auteur / Autrice : Chenhui Li
Direction : Philippe Djemia
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 11/12/2019
Etablissement(s) : Paris 13
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Propriétés Mécaniques et Thermodynamiques des Matériaux (....-2010)
Jury : Président / Présidente : Bernard Perrin
Examinateurs / Examinatrices : Grégory Abadias, Damien Faurie, Danièle Fournier, Qing-Miao Hu, Vincent Ning Ji, David Holec
Rapporteurs / Rapporteuses : Rafael Estevez

Mots clés

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Résumé

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Les propriétés élastiques sont d'une importance fondamentale pour un matériau. Avec la combinaison des techniques acoustique picoseconde et de la diffusion Brillouin, nous avons mesuré les vitesses du son et constantes élastiques dans divers films minces déposés par pulvérisation magnétron, y compris des nitrures de métaux de transition, binaires et ternaires épitaxiés (TaN, TiN, ZrN, Ti1-xZrxN), des alliages polycristallins à haute entropie ((CoCrCuFeNi)1-x(Al, Nb)x), et leurs alliages de nitrure interstitiels (CoCr(Cu,Mn)FeNiNx). D’autre part, des calculs ab-initio basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ont été effectués pour fournir des constantes élastiques monocristallines avec considération de lacunes.Il a été constaté que pour les nitrures binaires et ternaires, les lacunes jouent un rôle énorme sur les propriétés élastiques, en particulier dans le cas de TaN. Alors que dans le cas de TiN, ZrN et Ti1-xZrxN, l’influence des lacunes est moindre mais reste perceptible. Dans le cas des alliages polycristallins à plusieurs composants et des alliages interstitiels, les vitesses du son et les constantes élastiques effectives sont associées à des effets de composition chimique (Al, Nb et N), à des transitions de phase (FCC, BCC et amorphe), et des changements de textures et de porosité. Le module élastique correspond au module de nanoindentation EIT. La concordance globale entre nos mesures de propriétés élastiques et les calculs DFT a été atteinte. En outre, DFT ont également fourni des informations précieuses sur les propriétés structurelles et la stabilité des phases observées.