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Université Paris Sud - Paris XI (28/09/2011), Vincent Ji (Dir.)
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VA_CHEN_Zhe_28092011.pdf(9.3 MB)
Relation microstructure et propriété mécanique des films de ZrO2 obtenus par MOCVD
Zhe Chen1, 2

Les films de ZrO2 pur sont déposés par MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) en variant de nombreux paramètres du processus. L'influence des conditions de dépôt sur l'évolution de la microstructure (morphologies, structure cristalline/phase, texture et contrainte résiduelle) a été étudiée et clarifiée. Par des analyses approfondies des résultats expérimentaux, trois mécanismes typiques de croissance de dépôt de ZrO2 ont été proposées. Les contraintes de croissance de compression sont en relation directe avec la diffusion atomique et la quantité d'espèces piégées dans les films. La formation de la texture cristallographique est complexe et deux types de textures ont été analysées dans la phase tétragonale : la texture de fibre {1 1 0}t est contribuée par l'effet superplastique des nano-cristallites de ZrO2 et par la contrainte de croissance de compression ; tandis que la morphologie en facette est due à la croissance concurrentielle de différents plans cristallographiques. La stabilisation de la phase tétragonale de ZrO2 a été analysée et discutée. En plus de la taille critique des cristallites, la stabilisation de la phase tétragonale est favorisée par deux autres mécanismes : la grande quantité des défauts cristallins et la morphologie des cristallites.
1:  LEMHE - Laboratoire d'étude des matériaux hors équilibre
2:  ICMMO - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay
Zircone – MOCVD – Couches minces – Contrainte résiduelle – Gradient de contrainte – Structure cristalline/phase – Texture – GIXRD – Mécanismes de croissance – Phase transformation – Phase stabilization

Relationship between microstructure and mechanical properties of ZrO2 thin films deposited by MOCVD
Pure ZrO2 films were deposited by MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) by varying the deposition parameters over large range. The influence of deposition conditions on the evolution of the microstructure (morphology, crystal structure / phase, texture and residual stress) was studied and clarified. Through careful study and analysis of experimental results, three typical mechanisms of deposition of ZrO2 have been proposed. The compressive growth stresses are directly related to atomic diffusion and the trapped-in effects during deposition. The formation of crystallographic texture is complex and two types of textures were analyzed in the tetragonal phase: the fiber texture {1 1 0}t is supposed to be the result of the effect of superplastic of ZrO2 nano-crystallites and the compressive growth stress, while the facet morphology (the {0 1 1}t fiber) is due to the competitive growth of different crystallographic planes. The stabilization of the tetragonal phase of ZrO2 was analyzed and discussed. In addition to the critical size of crystallites, the stabilization of the tetragonal phase can be favored by two mechanisms: the large amount of crystal defects and morphology of crystallites.
Zirconia – MOCVD – Thin films – Residual stress – Stress gradient – Crystal structure / phase – Texture – GIXRD – Growth mechanisms – Phase transformation – Tetragonal phase stabilization

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