Synthese par implantation ionique de carbures nitrures et carbonitrures de titane sub-stoechiometriques. Composition chimique, structure cristallographique et electronique. Correlation avec l'analyse par nanoindentation
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
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Dans ce travail, nous sommes interesses a la synthese et a l'etude des carbures, nitrures et carbonitrures de titane dans le domaine substoechiometrique. La synthese de ces composes a ete realisee par la techniques de l'implantation ionique. Nous avons utilise pour chaque compose quatre energies decroissantes (180 kev, 100 kev, 50 kev et 20 kev), afin d'obtenir des profils uniformes sur environ 400 nm. La dose correspondant a chaque energie et a chaque profil est determinee par un calcul de type mont carlo a l'aide du code trim. Les profils experimentaux de distribution de l'azote et du carbone sont mesures par rbs et sims. Les differents composes synthetises sont identifies comme etant: tic#0#. #2#6, tic#0#. #4#9, tic#0#. #7#8, tin#0#. #2#5, tin#0#. #4#5, -tin#0#. #6#1 et tic#0#. #3#5n#0#. #3#5. L'etude des spectres de diffraction x en incidence rasante montre que tous les composes obtenus ont une structure de type nacl a l'exception du tin#0#. #2#5 qui est une solution solide d'azote notee -ti(n). Les parametres de maille evoluent en fonction de la stoechiometrie. L'analyse de l'elargissement des raies de diffraction par l'approche de williamson-hall suggere que les couches obtenues sont formees de nanocristaux soumis a des micro-contraintes. Les spectres xps des niveaux de coeur ti2p, c1s et n1s montrent que le carbone ou/et l'azote sont fortement lies au titane. Les spectres v-xps ainsi que les courbes dos calculees par la methode tb-lmto montrent l'influence importante des lacunes sur la structure electronique. Cette influence se manifeste par des structures, apparaissant pres du niveau de fermi, liees a l'apparition dans les composes substoechiometriques de liaisons entre les atomes de titane au travers des lacunes voisines que nous avons notees ti-@-ti. Les tests de nanoindentation indiquent que les couches fabriquees sont elastoplastiques. La durete et le module d'young deduites des courbes de charge-decharge varient en fonction de la concentration en lacunes. Les modules de compression isothermique calcules par la methode fp-lmto sont en bon accord avec ceux derives de la nanoindentation.