Thèse soutenue le 09 novembre 2010 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Joseph Fourier de Grenoble - Spécialité : Physique des matéraiux
Résumé :
L'objet de cette thèse est l'étude expérimentale de l'étape de fracture du procédé de transfert de couche mince Smart CutTM, basé sur l'implantation d'ions légers dans une matrice cristalline. Pour ce faire, plusieurs outils expérimentaux ont été réalisés : banc de quantification du gaz interfacial, de mesure de vitesse de rupture et d'observation par microscopie in-situ en température. L'implantation localisée d'hydrogène dans un substrat de silicium le fragilise, se traduisant par des modifications de ses propriétés mécaniques qui ont pu être quantifiées. Les microfissures qui se développent au sein de la zone implantée lors d'un recuit peuvent être modélisées dans le cadre de la théorie linéaire élastique de la fracture. L'évolution de leur population est due aux coalescences, et se traduit par une réduction de leur nombre simultanément à une augmentation de leur rayon moyen. Ce développement est permis par la précipitation sous forme gazeuse, dans ces cavités pressurisées, d'une part de l'hydrogène implanté. Leur alimentation s'opère par une collecte verticale de l'hydrogène matriciel, impliquant en fin de recuit un tiers de la dose totale. La cinétique de fissuration est de l'interface est pilotée à la fois par cette diffusion de l'hydrogène et par la croissance mécanique des fissures. En étape finale, le matériau se rompt au niveau de la zone fragilisée. Une fracture parcourt alors la totalité de l'interface, à une vitesse de plusieurs km/s qui a été mesurée en fonction de différents paramètres expérimentaux et modélisé. L'interaction de ce front de rupture avec les microfissures impacte l'état de surface du film ainsi transféré.
Jury :
Président : Esidor Ntsoenzok
Examinateur : Michel Bruel
Examinateur : Luciana Capello
Examinateur : Frédéric Mazen
Rapporteur : Esidor Ntsoenzok
Rapporteur : Alain Claverie
Directeur de thèse : François Rieutord
Mots clefs :
Dynamique de la rupture, Fissuration, rupture fragile, implantation ionique, faciès de rupture, précipitation gazeuse