Ablation laser femtoseconde assistée d'une mise en forme temporelle pour le dépôt de couches minces et la synthèse de nanoparticules PDF Download
Are you looking for read ebook online? Search for your book and save it on your Kindle device, PC, phones or tablets. Download Ablation laser femtoseconde assistée d'une mise en forme temporelle pour le dépôt de couches minces et la synthèse de nanoparticules PDF full book. Access full book title Ablation laser femtoseconde assistée d'une mise en forme temporelle pour le dépôt de couches minces et la synthèse de nanoparticules by Florent Bourquard. Download full books in PDF and EPUB format.
Book Description
Ce travail explore le contrôle de la composition et la cinétique du panache d'ablation laser en régime ultrabref par mise en forme temporelle des impulsions laser femtoseconde. L'objectif est l'optimisation du dépôt de couches minces et de nanoparticules. Le chapitre 1 est une synthèse de la littérature sur le dépôt de couches minces par ablation laser femtoseconde, en particulier de films de Diamond-Like Carbon et de nanoparticules. L'influence de la mise en forme temporelle du laser sur les mécanismes d'ablation est développée, ainsi que le diagnostic du panache d'ablation. Le chapitre 2 présente les dispositifs expérimentaux de mise en forme temporelle et de diagnostic du panache d'ablation par spectroscopie d'émission résolue en temps et espace et spectroscopie d'extinction. Le chapitre 3 rapporte l'impact de l'utilisation d'impulsions doubles et élargies sur les panaches de l'aluminium et du bore. L'augmentation de la composante ionique du plasma d'aluminium est expliquée au travers de simulations hydrodynamiques. Dans le chapitre 4, différentes formes temporelles sont employées pour l'ablation du graphite et le dépôt de couches de Diamond-Like Carbon. Le contrôle de la cinétique du panache est atteint en peuplant plus ou moins ses différentes composantes de vitesse : molécules, atomes et ions. Si la structure du Diamond-Like Carbon déposé n'est pas affectée, une amélioration de la surface des couches est observée. Le chapitre 5 montre l'efficacité et la sensibilité de la spectroscopie d'extinction optique pour la mesure in situ de la distribution en taille des nanoparticules métalliques dans le panache d'ablation laser femtoseconde.
Book Description
Ce travail explore le contrôle de la composition et la cinétique du panache d'ablation laser en régime ultrabref par mise en forme temporelle des impulsions laser femtoseconde. L'objectif est l'optimisation du dépôt de couches minces et de nanoparticules. Le chapitre 1 est une synthèse de la littérature sur le dépôt de couches minces par ablation laser femtoseconde, en particulier de films de Diamond-Like Carbon et de nanoparticules. L'influence de la mise en forme temporelle du laser sur les mécanismes d'ablation est développée, ainsi que le diagnostic du panache d'ablation. Le chapitre 2 présente les dispositifs expérimentaux de mise en forme temporelle et de diagnostic du panache d'ablation par spectroscopie d'émission résolue en temps et espace et spectroscopie d'extinction. Le chapitre 3 rapporte l'impact de l'utilisation d'impulsions doubles et élargies sur les panaches de l'aluminium et du bore. L'augmentation de la composante ionique du plasma d'aluminium est expliquée au travers de simulations hydrodynamiques. Dans le chapitre 4, différentes formes temporelles sont employées pour l'ablation du graphite et le dépôt de couches de Diamond-Like Carbon. Le contrôle de la cinétique du panache est atteint en peuplant plus ou moins ses différentes composantes de vitesse : molécules, atomes et ions. Si la structure du Diamond-Like Carbon déposé n'est pas affectée, une amélioration de la surface des couches est observée. Le chapitre 5 montre l'efficacité et la sensibilité de la spectroscopie d'extinction optique pour la mesure in situ de la distribution en taille des nanoparticules métalliques dans le panache d'ablation laser femtoseconde.
Book Description
Ce travail vise à accroître la compréhension et la maîtrise des processus d'ablation laser en régime femtoseconde en s'appuyant sur l'étude de l'émission optique du panache de matière ablatée par des impulsions de fluence laser et de forme temporelle contrôlées. Le chapitre 1 consiste en une synthèse de la bibliographie sur l'ablation en régime femtoseconde. Les conséquences induites sur les produits de l'ablation et sur la formation du plasma sont abordées. L'ensemble du dispositif expérimental mis en jeu dans cette étude est présenté au chapitre 2. Les chapitres 3 et 4 présentent les résultats de l'étude des panaches d'ablation induits à partir de cibles d'aluminium et de laiton. Une attention particulière est portée à l'influence de la mise en forme temporelle des impulsions et plusieurs optimisations de l'interaction sont décrites. Dans le cas de l'aluminium, les données expérimentales sont confrontées aux résultats de simulations numériques afin de proposer des schémas d'interprétation du phénomène d'ablation et de sa réponse à la mise en forme temporelle des impulsions laser. Ces études ont permis de montrer la possibilité de modifier le couplage énergétique entre les impulsions laser et la cible irradiée, d'influencer les proportions de matière éjectée sous forme liquide et sous forme atomisée, de contrôler l'état d'excitation du panache d'ablation et enfin de maîtriser la génération de micro et nanoparticules. Le chapitre 5 clôture ce travail par une analyse de la structuration périodique induite à la surface de cibles métalliques en régime femtoseconde puis en fonction de la forme temporelle employée pour le dépôt énergétique
Author: Ahmed Belasri Publisher: Springer Nature ISBN: 9811554447 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 659
Book Description
This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.
Book Description
Le travail présenté dans ce manuscrit a consisté à mettre en avant les potentialités et la flexibilité de l'ablation laser en mode femtoseconde pour le dépôt de couches minces nanostructurées de carbone ta-C dopé ou allié par des métaux. L'objectif a également été de mettre en avant les apports de cette technique sur les propriétés morpho-structurales et physiques de ce type de couches minces en confrontant une large gamme de techniques d'analyses spectroscopiques et microscopiques complémentaires, rarement réunies de la sorte. Les métaux sélectionnés ont été le nickel et le tantale de part leur différence d'affinité chimique avec le carbone. Le premier chapitre est un rappel sur les différentes variétés de carbone et les différentes techniques d'élaboration existantes pour la synthèse de couches minces à base de carbone. Le deuxième chapitre décrit le protocole expérimental mis en place pour la réalisation des ta-C dopés/ alliés. Le chapitre 3 présente les résultats des analyses morpho-structurales des couches ta-C en fonction du métal incorporé et de sa teneur atomique comprise entre 0,5% at. et 15% at. Les propriétés physiques de ces couches minces sont abordées au chapitre 4. Le dernier chapitre est une discussion synthétique permettant de corréler certaines caractéristiques microstructurales avec les propriétés physiques étudiées. L'intérêt de l'ablation laser en mode femtoseconde pour la synthèse de couches minces nanostructurées est démontré. Ce travail propose une démarche interdisciplinaire couplant élaboration et caractérisations, orientée vers une recherche systématique de plurifonctionnalité des surfaces et des couches mince
Author: David Bruneel Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Le développement actuel de la technologie induit une constante nécessité d'obtenir des tailles de plus en plus petites pouvant descendre jusqu'à des dimensions micrométriques et sub -micrométriques. L'ablation laser, qui a le grand avantage d'un enlèvement de matière très précis, est un candidat prometteur. Dans cette thèse on démontre la faisabilité de tirer avantage des impulsions laser femtosecondes avec la matière pour la micro et nano structuration, et ceci en ayant développé une machine compacte de grande précision et flexibilité. Une approche théorique comparant les régimes d'interaction à haute et basse cadence est présentée. Des investigations de l'efficacité du temps de procédé aussi bien que l'effet de la cadence pendant l'ablation de métaux ont été effectuées. Le potentiel de l'outil multifonctionnel couplé avec un oscillateur laser femtoseconde à haute cadence est montré pour différentes applications en biotechnologie. Les résultats sur la cartographie d'une large zone aussi bien que la nano découpe de précision de tissus biologiques et de matériaux variés sont présentés. Cet outil polyvalent couvre de larges domaines de recherche de la nano découpe d'échantillons biologiques aussi bien que la nanostructuration de différents types de matériaux. C'est d'un grand intérêt pour de nombreuses applications en science des matériaux, nanobiotechnologie et nanomédecine.
Author: CELINE.. VIVIEN Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 180
Book Description
LE DEPOT DE COUCHES MINCES PAR ABLATION LASER EST UNE VOIE DE RECHERCHE PROMETTEUSE PUISQUE CE PROCEDE PERMET D'OBTENIR DES MATERIAUX TRES DIVERS (POUR LA MICRO-ELECTRONIQUE, LE BIOMEDICAL, LA PASSIVATION) ET NOTAMMENT CEUX QUI NE SONT OBTENUS, A CE JOUR, PAR AUCUNE AUTRE METHODE, L'EXEMPLE LE PLUS CONNU ETANT LES SUPRACONDUCTEURS (YBACUO). LA TECHNIQUE DE DEPOT PAR ABLATION LASER REACTIVE CONSISTE A FOCALISER UN FAISCEAU LASER SUR UNE CIBLE SOLIDE, CETTE INTERACTION CONDUISANT A LA FORMATION D'UN PLASMA LUMINESCENT. DANS UNE AMBIANCE GAZEUSE REACTIVE A FAIBLE PRESSION (JUSQU'A 1.3 10#3 PA), CE PLASMA TRANSPORTE SUR QUELQUES CENTIMETRES LES ESPECES EVAPOREES DE LA CIBLE VERS UN SUBSTRAT OU SE DEPOSE UN COMPOSE FORME PAR REACTION CHIMIQUE ENTRE LA VAPEUR ISSUE DE LA CIBLE ET LE GAZ RESIDUEL. LA CARACTERISATION DES PLASMAS PRODUITS PAR ABLATION LASER A ETE EFFECTUEE AFIN DE METTRE EN EVIDENCE LES PROCESSUS INTERVENANT EN PHASE GAZEUSE DANS L'ELABORATION DE COUCHES MINCES PAR ABLATION LASER REACTIVE. L'IMAGERIE RAPIDE A L'AIDE D'UNE CAMERA ICCD A PERMIS DE CARACTERISER LA PROPAGATION DU PLASMA VERS LE SUBSTRAT. L'OBSERVATION SELECTIVE DES DIFFERENTES ESPECES EXCITEES AINSI QUE LEUR EVOLUTION SPATIO-TEMPORELLE A ETE EFFECTUEE PAR SPECTROSCOPIE D'EMISSION RESOLUE DANS LE TEMPS ET DANS L'ESPACE. LE CHOIX S'EST PORTE SUR L'ABLATION LASER D'UNE CIBLE DE GRAPHITE DANS UNE AMBIANCE GAZEUSE AZOTEE (N#2 ET NH#3) POUR LE DEPOT DE COUCHES MINCES DE NITRURE DE CARBONE C#XN#Y. LES DIFFERENTES ESPECES PRESENTES DANS LE PANACHE PLASMA ONT ETE ETUDIEES, EN PARTICULIER LES ESPECES ISSUES DE REACTIONS CHIMIQUES ENTRE LA VAPEUR DE CARBONE ET LE GAZ AMBIANT COMME LES RADICAUX CN ET CH. LES TEMPERATURES ROTATIONNELLES ET VIBRATIONNELLES DES DIFFERENTES ESPECES ONT ETE DETERMINEES, MONTRANT QU'UN EQUILIBRE COLLISIONNEL ENTRE PARTICULES LOURDES EST ETABLI DANS LE PLASMA. DES DEPOTS DE NITRURE DE CARBONE ONT ETE REALISES ET ANALYSES PAR REACTIONS NUCLEAIRES, ET UNE CORRELATION AVEC LES RESULTATS DE CARACTERISATION DU PLASMA A ETE EFFECTUEE. DANS LE BUT DE METTRE EN EVIDENCE LE ROLE DES ESPECES EXCITEES ET IONISEES DE L'AZOTE SUR LA COMPOSITION DES FILMS DEPOSES, DES EXPERIENCES METTANT EN UVRE UNE DECHARGE RF ONT ETE MENEES.
Book Description
Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet visant à percer du verre par impulsion laser brève. L'objectif consiste à multi-perforer du verre pour les interposers utilisés dans la fabrication des composants électroniques tels que les processeurs ou les unités mémoires, avec des trous de taille caractéristique d'une dizaine de microns. Ce perçage résulte deL'ablation du matériau induite par le dépôt d'énergie laser, lequel est principalement régi par la dynamique électronique. Cette dernière implique divers processus (l'ionisation, le chauffage des électrons libres et la recombinaison électronique), dont la contribution dépend des caractéristiques de l'impulsion en termes de longueur d'onde, forme temporelle, durée, polarisation et fluence. Ce travail de recherche a permis d'explorer différentes voies dans le but d'augmenter l'efficacité d'ablation et de réduire le temps de perçage, tout en conservant la qualité d'usinage propre aux impulsions laser femtosecondes. Il s'articule autour de deux axes de travail. Le premier axe vise à optimiser le dépôt d'énergie par une mise en forme temporelle des impulsions, consistant à diviser l'impulsion laser initiale en deux sous-impulsions. Les travaux expérimentaux ont dans un premier temps été menés avec deux sous-impulsions de même longueur d'onde, en faisant varier divers paramètres tels que le délai, la fluence totale et l'état de polarisation . L'efficacité d'ablation est maximale pour un délai nul. La polarisation a aussi une influence significative sur l'efficacité d'ablation. Dans un second temps, les travaux ont été conduits avec deux sous-impulsions de longueurs d'onde différentes, en faisant varier le délai, la fluence totale, la répartition de l'énergie entre les deux sous-impulsions et la durée de la seconde impulsion. Le délai optimum est alors de 1 ps. L'analyse de ces résultats expérimentaux a été soutenue par le développement d'un modèle de dynamique électronique. Le second axe consiste à réduire le temps de perçage par irradiation simultanée de plusieurs points. Cependant, le perçage laser induit dans le verre une charge thermique significative dont la relaxation peut conduire à l'apparition de contraintes mécaniques résiduelles, voire à la rupture du verre par fissuration. La parallélisation du procédé peut introduire des effets coopératifs entre les sous-faisceaux pouvant amplifier ces phénomènes indésirables. Pour étudier ces phénomènes et déterminer les limites du procédé, les résultats expérimentaux obtenus avec différentes géométries produites par un modulateur de phase ont été comparés à ceux prédits par un modèle thermo-élastique. La probabilité de fissuration augmente fortement à forte fluence (plusieurs dizaines de J/cm2) et pour une distance entre les trous de l'ordre du diamètre de ces trous. En dehors de cette configuration, la parallélisation du procédé n'introduit pas de risque de fissuration. Ces travaux ont permis, d'une part, de clarifier l'intérêt du procédé double impulsion mono et bi-chromatique pour le perçage laser, et d'autre part d'identifier les limites de la parallélisation du procédé de perçage laser.
Book Description
Ce travail est consacré à l'optimisation de la croissance de couches minces par ablation laser afin d'éviter le dépôt de gouttelettes sur les films, inconvénient majeur de cette technique. Deux approches ont été envisagées, la première consiste dans l'utilisation d'impulsion laser de très courte durée (100 fs) afin d'éviter la formation du bain fondu à la surface des cibles et la seconde approche, la double ablation laser (ns), permet d'éviter "mécaniquement" le dépôt des gouttelettes émises par les cibles. L'étude a montré que l'éjection des gouttelettes peut se produire lors de l'ablation fs, et que les films ainsi déposés sont formés d'empilement de nanoparticules. La fluence laser et la taille de l'impact laser sur la cible apparaissent comme paramètres clés pour le contrôle de l'éjection des gouttelettes et/ou des nanoparticules. Une étude détaillée du plasma d'ablation et des films formés en fonction de ces deux paramètres a permis de mettre en place des hypothèses sur le mécanisme de formation des nanoparticules. La seconde approche a montré une forte diminution de la densité des gouttelettes. Des films d'AlN et de CuxOy avec une bonne qualité de surface, qualité cristalline et de bonne composition ont été obtenus. Aussi des films de TiC déposés à partir de l'ablation de deux cibles différentes (Ti et C) montrent la possibilité de mélange de deux plasmas différents grâce à cette technique.
Book Description
L'OBJECTIF DE CETTE ETUDE EST LA REALISATION DE COUCHES MINCES DE CRYOLITHE PAR ABLATION LASER SUR SUBSTRAT DE SILICIUM. NOUS AVONS UTILISE UN LASER A EXCIMERES KRF A 248 NM, PERMETTANT DES FLUENCES DE 0,5 A 5 J/CM 2. LES PREMIERS FILMS REALISES SELON LE SCHEMA CLASSIQUE DE LA PLD (SIMPLE ABLATION) PRESENTENT UN ETAT DE SURFACE TRES MAUVAIS, LES RENDANT INEXPLOITABLES POUR DES APPLICATIONS OPTIQUES. UN DEUXIEME DISPOSITIF EXPERIMENTAL A ETE MIS AU POINT, BASE SUR LE PRINCIPE DE LA DOUBLE ABLATION : DEUX CIBLES FAISANT ENTRE ELLES UN ANGLE D'ENVIRON 120 DEGRES SONT IRRADIEES SIMULTANEMENT PAR DEUX FAISCEAUX D'ENERGIES EGALES. LES DEUX PANACHES D'ABLATION SE RENCONTRENT A 15 MILLIMETRES DES CIBLES, ET L'EFFET DES COLLISIONS ENTRE LES PARTICULES ENTRAINE UNE REDISTRIBUTION DE LEURS TRAJECTOIRES SELON UNE DIRECTION MEDIANE, SUR LAQUELLE EST PLACE LE SUBSTRAT. CETTE TECHNIQUE DONNE D'EXCELLENTS RESULTATS : COMPOSITION PROCHE DE CELLE DES CIBLES, FILMS FAIBLEMENT CRISTALLISES, DIMINUTION D'UN FACTEUR 10 DE LA DENSITE DE GOUTTELETTES D'UNE TAILLE INFERIEURE A 1 MICRON, ET ELIMINATION TOTALE DES GOUTTELETTES DE TAILLE SUPERIEURE. UNE COMPARAISON A EGALEMENT ETE EFFECTUEE AVEC LES FILMS REALISES PAR EVAPORATION THERMIQUE, MONTRANT QUE LA DOUBLE ABLATION PERMET DE RESOUDRE CERTAINS DES PROBLEMES RENCONTRES DANS LE CADRE DE CETTE TECHNIQUE. PARALLELEMENT, UNE ETUDE DES PANACHES D'ABLATION A ETE REALISEE, ESSENTIELLEMENT PAR IMAGERIE CCD, PERMETTANT DE VISUALISER L'EXPANSION DES PANACHES, NOTAMMENT DANS LE CAS DE LA DOUBLE ABLATION. L'IMPORTANCE DES EFFETS LIES A LA PRESENCE DE CHAMPS ELECTRIQUES PRESENTS AU MOMENT DE LA COLLISION A ETE MISE EN EVIDENCE.
Book Description
Ces deux dernières décennies, la technologie des lasers femtosecondes a considérablement gagné en maturité et en fiabilité. Ces impulsions permettent aujourd'hui de réaliser des procédés de micro-usinage avec des dommages thermiques minimes, autorisant ainsi de travailler avec une grande précision sur des matériaux fortement sensibles à la température. Néanmoins, l'implantation de cette technologie dans le marché des applications industrielles est freinée par une productivité insuffisante. Pour pallier à ce problème, les stratégies utilisées consistent en une optimisation des procédés et en l'obtention de puissances moyennes de plus en plus élevées avec ces sources laser. Une autre voie propose d'augmenter l'efficacité des procédés d'ablation en délivrant différemment l'énergie sur la matière : par rafales d'impulsions de faible énergie plutôt que par impulsions uniques de forte énergie.De récents travaux ont montré que l'utilisation de rafales d'impulsions à des cadences de l'ordre du GHz permet d'atteindre des niveaux d'efficacités supérieurs d'un ordre de grandeur à ceux de l'usinage par impulsions femtosecondes classique. Ces résultats encourageants sont néanmoins controversés, d'autres travaux ayant par la suite mis en évidence des niveaux d'efficacité en deçà des attentes mais aussi la présence de dommages thermiques sur les matériaux usinés. Une étude approfondie de ce potentiel nouveau procédé d'usinage est donc nécessaire afin de s'assurer d'une part qu'il présente bien un intérêt et d'autre part de mettre en évidence les conditions optimales pour son utilisation. Pour cela, différents oscillateurs optiques délivrant des rafales d'impulsions femtosecondes à des cadences de l'ordre du GHz ainsi que des amplificateurs ont été développées. Ces systèmes lasers innovants présentent une grande flexibilité sur les paramètres laser accessibles (cadence et énergie des impulsions, nombre d'impulsions par rafale notamment). Cette flexibilité nous a permis de mener une étude approfondie du procédé d'ablation par rafales GHz sous la forme de nombreux essais d'usinage sur des matériaux d'intérêts industriel. Cette étude a mis en évidence l'influence des différents paramètres laser et a ainsi permis d'expliquer l'inhomogénéité des résultats obtenus avec ce procédé et d'orienter l'utilisation de ce procédé dans des conditions favorables à l'obtention d'un usinage efficace et de bonne qualité.
Author: Florent Bourquard
Author: Florent Bourquard
Author: Matthieu Guillermin
Author: Ahmed Belasri
Author: Nadia Sbaï-Benchikh
Author: David Bruneel
Author: CELINE.. VIVIEN
Author: Kévin Gaudfrin
Author: Ratiba Benzerga
Author: Lætitia Lambert-Basa
Author: Guillaume Bonamis