Etude des premiers stades de la cristallisation de nanopoudres sicn par spectroscopie d'absorption des rayons x au seuil k du silicium, diffusion de neutrons et de rayons x

Study of the early stage of the pyrolytic crystallization in amorphous sicn nanopowders by combined extended x-ray absorption fine structure at the silicon k edge, neutron and x-ray diffraction

• Auteur / Autrice : FRANCOIS TENEGAL
• Direction : Anne-Marie Flank
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

L'obtention de nouveaux materiaux composites si#3n#4/sicn aux proprietes thermomecaniques ameliorees passe par la recherche de nouvelles phases sicn. La pyrolyse laser d'un precurseur liquide conduit a la formation de nanopoudres amorphes sicn de compositions variables. Nous avons utilise la spectroscopie d'absorption de rayons x, la diffusion de neutrons et de rayons x afin de decrire precisement l'ordre local des poudres amorphes de compositions intermediaires en fonction du rapport c/n ainsi que son evolution a differentes temperatures de recuit precedant la cristallisation du materiau. Sur la base des donnees experimentales, nous avons modelise au travers de structures tridimensionnelles relaxees en energie potentielle les evolutions structurales se produisant apres recuit. Des calculs de spectres de diffusion et d'absorption ont ete effectues et compares aux spectres experimentaux. Nous avons mis en evidence a l'etat brut de synthese l'existence d'une phase sicn constituee de tetraedres mixtes sicn#3 pontes par des liaisons c-n. Apres recuit a 1400c, les tetraedres sicn#3 sont partiellement relies par les sommets : un modele dans lequel des atomes de carbone sont substitues a des atomes d'azote et de silicium dans une nanostructure -si#3n#4 permet de bien reproduire le prepic caracteristique observe sur le spectre de diffusion de neutrons. A 1500c, l'ordre local est fortement modifie, des tetraedres sic#2n#2 sont crees et l'ordre a moyenne distance est lui aussi modifie et devient du type -si#3n#4. Il y a apparition de quelques nanocristaux de sic au sein du reseau amorphe sicn a caractere -si#3n#4. Au dela de 1500c, les poudres cristallisent dans un melange de phases nanometriques si#3n#4 et sic dont les proportions dependent du rapport c/n initial. Ces resultats sont en accord avec ceux issus des techniques de rmn, xps et ups et met.