Synthèse par plasma inductif de particules nanométriques de silicium : optimisation de la trempe

par Cornelis Schreuders

Thèse de doctorat en Matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Pierre Fauchais.

Soutenue en 2006

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Une étape importante de la synthèse de nanoparticules par plasma inductif est la trempe de la phase gazeuse. Cette trempe modifie les profiles de température et de vitesse des gaz, et donc la distribution de taille des particules produites ainsi que leur composition cristallographique. Cette étude théorique et expérimentale démontre ces effets sur les propriétés des particules en fonction de paramètres de trempe, tels que la géométrie de l’anneau de trempe, le nombre d’injecteurs et le flux de gaz. Les profiles de température et de vitesse du plasma ont été modélisés par CFD puis validés expérimentalement en fonction de paramètres de procédé, tels que la puissance de couplage, la pression du réacteur, les flux de gaz du plasma. La croissance des particules a aussi été modélisée, puis comparée à des résultats expérimentaux sur la synthèse de nanopoudres de silicium. L’influence de la trempe sur la formation de différentes phases cristallines a été démontrée sur le carbure de tungstène.

  • Titre traduit

    Inductively coupled plasma processing of silicon nanoparticles : optimisation of the quenching process


  • Résumé

    An important step in the synthesis of nanoparticles by means of an inductively coupled plasma (ICP) process is quenching, which is the fast controlled cooling of the plasma gas. As quenching is influencing the temperature and velocity profiles, it is also affecting the particle size, size distribution, and phase composition of the product. In this work, the effect of several quench parameters, like nozzle number, nozzle diameter, quench gas flow rate, etc. , on the final particle size has been investigated both theoretically and experimentally. The influence of the quench and other process parameters (plate power, pressure, gas flow rates, …) on the plasma’s temperature and velocity profiles has been modelled using CFD and validated with experimental results. The particle size was modelled using a particle growth model and has been compared to results obtained from experiments with silicon. The effect of quenching on the product chemistry has been demonstrated for tungsten carbide.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (158 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 146-152

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
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