Modélisation des phénomènes de transport et des effets de charge dans les matériaux isolants

par Franck Mady

Thèse de doctorat en Science des matériaux

Sous la direction de Jean-Pierre Ganachaud et de Raphaël Renoud.

Soutenue en 2002

à Nantes .


  • Résumé

    Les propriétés fondamentales des matériaux isolants ainsi que leurs performances technologiques sont fortement influencées par les charges électriques qu'ils ont accumulées en leur sein. Ces charges, qui apparaissent suite aux diverses contraintes subies par le solide engendrent en effet un champ électrique qui favorise le vieillissement et le claquage du matériau. L'éradication de ces effets préjudiciables passe par une bonne compréhension des mécanismes de charge. On propose ici une étude théorique du transport de porteurs de basse énergie (électrons ou trous) dans les isolants. Les interactions avec les phonons jouent dans ce domaine un rôle primordial, conduisant, selon l'intensité du couplage, à la création ou l'annihilation de phonons réels, ou encore à l'auto-localisation des porteurs. Ce travail permet de modéliser les deux expériences de base retenues pour l'étude des effets de charge : les méthodes de miroir électrostatique et de déclin de potentiel. S'agissant tout d'abord des expériences miroir, la simulation Monte-Carlo du bombardement d'une cible isolante avec un faisceau d'électrons de grande énergie conduit à un schéma réaliste pour la répartition des charges implantées. Elle permet ainsi d'avancer une méthode simple d'interprétation des données expérimentales. Une modélisation détaillée du transport des charges occupant le bas de la bande de conduction ou le haut de la bande de valence est ensuite présentée. Des processus de transport par bande et par sauts sont envisagés. Dans les deux cas, l'influence des défauts (pièges) est clairement précisée. Ce travail est mis à profit pour élaborer une description théorique des expériences de déclin de potentiel. Celle-ci permet de mettre en évidence l'influence des différents mécanismes de transport considérés sur les comportements expérimentaux observés.


  • Résumé

    The fundamentals properties of insulating materials as well as their technological performances are strongly influenced by the electric charges they have stored. The charging-up of the insulator can be provoked by various stresses suffered by the sample. It is responsible for the appearance of an electric field which favours the aging and the breakdown of the material. The eradication of such undesirable effects requires a good understanding of the charging mechanisms.

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Informations

  • Détails : 271 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 263-271

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 02 NANT 2026
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