Thèse soutenue

Synthèse propriétés hautes pressions et phases métastables des alliages SixGe1-x
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Auteur / Autrice : Max Gerin
Direction : Vittoria PischeddaDavid AmansSylvie Le Floch
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 06/10/2022
Etablissement(s) : Lyon 1
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Lumière Matière
Jury : Président / Présidente : Gérard Panczer
Examinateurs / Examinatrices : Vittoria Pischedda, Oleksandr O. Kurakevych, Natalia Doubrovinskaia, Fannie Alloin, Patrice Mélinon, Neeraj Sharma
Rapporteurs / Rapporteuses : Oleksandr O. Kurakevych, Natalia Doubrovinskaia

Résumé

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Comprendre les mécanismes de transition vers les phases métastables des alliages silicium germanium est un levier clé pour les futures avancées technologiques dans le domaine des semi-conducteurs et de l'énergie. Les techniques haute pression ont démontrées leur efficacité pour explorer les propriétés ainsi que les nouvelles phases du silicium et germanium, menant à la découverte de nombreuses phases métastables ayant des propriétés exotiques. Cependant, peu de travaux expérimentaux existent sur le comportement et les phases métastables accessibles des alliages silicium germanium. Principalement car la synthèse d'alliages homogène et de bonne qualité est compliquée à mettre en œuvre expérimentalement. Dans cette étude, nous présentons d'abord un protocole permettant de synthétiser diverses compositions d'alliages en utilisant la fusion par arc et des traitements thermiques. Nous présentons ensuite les comportements à haute pression du germanium et des alliages SiGe en utilisant des expériences Paris-Edimbourg et cellule enclumes diamant couplées avec des techniques de caractérisation in-situ, comme la diffraction à rayon X et la spectroscopie Raman. Lors de la compression, nous reportons les propriétés structurelles, mécaniques et vibrationnelles de la phase naturelle diamant des alliages SiGe, ainsi que les mécanismes de la transition vers la phase β métallique. Lors de la décompression, nous observons la transition de nos alliages vers de nouvelles structures SiGe-R8 et SiGe-BC8. La température est notamment discutée comme étant un paramètre clé pour permettre de faciliter cette transition lors des expériences en presse gros volume, permettant potentiellement de synthétiser de larges quantités de phases métastables. Les résultats expérimentaux sont discutés avec ceux de la littérature ainsi que des résultats obtenus par DFT.