Services pour l’élaboration et la caractérisation physique de matériaux Jérémie Teyssier Enrico Giannini.

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1 Services pour l’élaboration et la caractérisation physique de matériaux
Jérémie Teyssier Enrico Giannini

2 Services aux industries
Caractérisation propriétés: Identifier Propriété spécifique Problèmes de qualité Optimisation : Propriété Procédé de fabrication Problèmes de qualité Cout (production) Environnement Matériau Production : Prototypes Petites séries Recherche et Développement : Etude bibliographique Développement d’un matériau Développement d’un Procédé de production

3 Propriétés physiques (1) Structure
Microscopie Electronique à balayage (SEM), Analyse chimique (EDX) Microscopie optique en lumière polarisée Diffraction des rayons X image Fe Mo Ni Ca Mg Spectre de diffraction rayon-X de la structure B20 Microscope Electronique à balayage et cartographie chimique

4 Propriétés physiques (2) Transport et Thermodynamique
Mesures de transport et mesures magnétiques Résistivité et magnéto-résistance Susceptibilité magnétique et magnétisation Magnétomètre Squid Analyse Thermique différentielle (ATD) Etudes de stabilité des matériaux Température de formation ou de décomposition d’un alliage Optimisation traitements thermiques Oxydation / Réduction Variation du point de fusion des métaux avec la pression Décomposition des oxydes sous pression d’oxygène: Ag2O

5 Propriétés optiques (1) équipements
Spectroscopie Raman et fluorescence Transmission, reflectivité de l’infrarouge lointain au visible Ellipsométrie spectroscopique du proche infrarouge à l’ultra Violet Spectroscopie en transmission dans le domaine Terahertz Temperature entre 4K-500K, champ magnétique ou électrique Haute pression Ellipsomètre Woollam VASE Bruker IFS 66 Bruker IFS 113 Teraview TPS 1000

6 Propriétés optiques (2) Ellipsometrie
épaisseurs et des indices de diélectriques ou de métaux, de couches antireflet et de surfaces polarisantes. Physique du solide et Métallurgie Mesure de la cristallinité ou le degré d’amorphisation d’un matériau Structure de bande d’un semiconducteurs Analyse des alliages (composition, rugosité, d’oxyde natif, d’épaisseur de matériau) Traitements de surface par recuit ou implantation et les couches de protection. Résolution de la mesure ellipsométrique de l’ordre de la monocouche atomique ( Nanotechnologies) Chimie et biologie Caractérisation de liquides (bain d’électrodéposition), Interfaces liquide-solide, liquide-liquide, de couches de Langmuir-Blodgett et de membranes. Caractérisation d’empilements de films ultraminces Interaction entre protéine et biofilms Comparaison TEM-ellipsométrie Microscopie Ellipsometrie

7 Propriétés optiques (3) Spectroscopie Infrarouge
Structure cristalline, vibrations de réseau ou de molécules (IR and Raman) Semiconducteurs, Diélectriques, Polymères, Métaux, Films, Multicouches Problème de tenue mécanique de certains lots de résine Mise en évidence d’un problème de dosage Résine/Durcisseur sur une des lignes de production Comparison of XTEM and Spectroscopic Ellipsometry Délai de la mesure 5 jours

8 Propriétés optiques (4) Spectroscopie terahertz
Pharmaceutique: Distinction de polymorphes Degré de cristallisation Taux d’humidité Spectre Terahertz d’un mélange binaire de carbamazepine. I et III représentent deux polymorphes Spectre terahertz d’un mélange binaire de indomethacin cristallin et amorphe

9 Synthèse des matériaux (1) Visite du laboratoire

10 Synthèse des matériaux (2) Equipements
Fours pour la synthèse de polycristaux Four haut vide (jusqu’à 1800°C à 10-7 mbar) Fours à tube sous Ar, O2, air jusqu’à 1750°C Fours à haute pression d’O2 (1000°C, 150 bar de 02) Fours haute pressions He, Ar, O2 pour composés thallium Fours à arc Fours pour la croissance cristalline : Four à image pour TSFZ (3 fours, jusqu’à 2400°C,10 bar; O2, N2, Ar, H2…) Four résistif Czochralski (jusqu’à 1200°C) Fours à induction (40 kW, fusion de zone, Czochralski) Four haute pression à enclumes (10 Gpa, 1500°C) Materiel de mise en forme (Chimie, coupe, polissage…)

11 Synthèse des matériaux (3) Equipements
Four à induction Four à image Four résistif Czochralski

12 Synthèse des matériaux (4) syntèse haute pression
Presse multienclumes de 500 tones 3 m Support d’échantillon et four Enclumes cubiques assemblées

13 Synthèse des matériaux (5) cristaux
Quels matériaux peut-on synthétiser ? Métaux, semiconducteurs, Oxydes, Céramiques, Verres Conditions extrêmes (3000°C, 10GPa, 150 bar O2) Supraconducteurs, isolants, magnétiques… Polycristaux et monocristaux Pourquoi un monocristal ? Pas de défauts (ordre structural et chimique) Relation structure-propriétés idéale Reproductibilité Fe0.6Co0.4Si Matériau magnétique

14 Quand faire appel à nous ?
Problèmes techniques sur des matériaux Problèmes de qualité sur des matériaux Optimisation une propriété ou un procédé de synthèse d’un matériau Etudes bibliographiques & bases de données Lancer un projet de R&D matériau sans investissement interne