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Services pour lélaboration et la caractérisation physique de matériaux Jérémie Teyssier Enrico Giannini.

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1 Services pour lélaboration et la caractérisation physique de matériaux Jérémie Teyssier Enrico Giannini

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

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

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

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

6 Propriétés optiques (2) Ellipsometrie Optique : 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 damorphisation dun matériau Structure de bande dun semiconducteurs Analyse des alliages (composition, rugosité, doxyde natif, dépaisseur de matériau) Traitements de surface par recuit ou implantation et les couches de protection. Résolution de la mesure ellipsométrique de lordre de la monocouche atomique ( Nanotechnologies) Chimie et biologie Caractérisation de liquides (bain délectrodéposition), Interfaces liquide-solide, liquide-liquide, de couches de Langmuir-Blodgett et de membranes. Caractérisation dempilements de films ultraminces Interaction entre protéine et biofilms

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

8 Propriétés optiques (4) Spectroscopie terahertz Pharmaceutique: Distinction de polymorphes Degré de cristallisation Taux dhumidité Spectre Terahertz dun mélange binaire de carbamazepine. I et III représentent deux polymorphes Spectre terahertz dun 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 (jusquà 1800°C à mbar) Fours à tube sous Ar, O 2, air jusquà 1750°C Fours à haute pression dO2 (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, jusquà 2400°C,10 bar; O2, N2, Ar, H2…) Four résistif Czochralski (jusquà 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 image Four à induction Four résistif Czochralski

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

13 Synthèse des matériaux (5) c ristaux Fe 0.6 Co 0.4 Si Matériau magnétique Pourquoi un monocristal ? Pas de défauts (ordre structural et chimique) Relation structure-propriétés idéale Reproductibilité Quels matériaux peut-on synthétiser ? Métaux, semiconducteurs, Oxydes, Céramiques, Verres Conditions extrêmes (3000°C, 10GPa, 150 bar O 2 ) Supraconducteurs, isolants, magnétiques… Polycristaux et monocristaux

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 dun matériau Etudes bibliographiques & bases de données Lancer un projet de R&D matériau sans investissement interne


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