Analyse mecanique des essais d'indentation sur materiaux elasto-plastiques homogenes ou multi-couches - application a la caracterisation de la rheologie et de la tenue mecanique des films minces

par CELINE RAMOND ANGELELIS

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Éric Felder.

Soutenue en 1998

à l'EMP .

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  • Résumé

    L'utilisation de plus en plus repandue des films minces dans l'elaboration de composants micro-electroniques et comme protection contre l'endommagement mecanique et la corrosion a pour consequence de susciter un interet considerable envers leurs proprietes mecaniques. L'etude de ces dernieres requiert le developpement et l'utilisation de techniques de caracterisation non conventionnelles. Apres avoir passe en revue les differents essais de caracterisation mecanique des films minces, nous nous interessons plus particulierement a l'essai d'indentation normale. Cet essai, contrairement aux autres, impose au film, et ce des le debut de l'essai, des deformations elasto-plastiques. Ainsi, il est a la fois tres riche potentiellement et d'une grande difficulte d'interpretation. Les methodes de depouillement et d'interpretation sont en constante evolution et suscitent toujours un grand nombre de recherches. Notre but est de mieux comprendre les phenomenes se produisant lors d'un essai d'indentation normale. Nous envisageons d'une part les tres faibles penetrations en tentant d'ameliorer le depouillement des nano-indentations et de comprendre le role joue par les contraintes residuelles. Pour cela, nous utilisons la simulation numerique, d'abord bidimensionnelle au travers d'un cone axisymetrique equivalent aux indenteurs pyramidaux, puis tridimensionnelle. Les resultats obtenus en terme de depouillement de l'essai de nano-indentation sont appliques a des exemples concrets. Une comparaison avec les valeurs fournies par d'autres types d'essais (flexion dynamique, traction uni-axiale) est effectuee. Par ailleurs, les penetrations plus importantes sont envisagees en tant que moyen de caracterisation de la tenue de l'interface film - substrat. L'essai de macro-indentation pris comme essai d'adherence est utilise lors d'une campagne visant a optimiser la tenue d'un film ceramique sur un substrat acier par l'introduction d'une intercouche metallique. La aussi, les resultats sont compares a ceux d'autres essais (flexion trois points, rayure).


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  • Détails : 251 P.
  • Annexes : 82 REF.

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