| Titre : |
ÉTUDE DE LA TRANSITION ISOLANT-METAL D’UNE COUCHE MINCE DE DIOXYDE DE VANADIUM SOUMISE A DES DOSES DE RAYONNEMENT GAMMA PAR DIVERSES TECHNIQUES DE CARACTERISATION. |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Mamadou Ndiaye, Auteur |
| Editeur : |
Dakar : Université Cheikh Anta Diop de Dakar : Ecole Doctorale Physique, Chimie, Sciences de la Terre, de l'Univers et de l'Ingénieur |
| Année de publication : |
2025 |
| Importance : |
70 P. |
| Format : |
29 cm |
| Langues : |
Français (fre) |
| Mots-clés : |
Irradiation gamma Couche mince Dioxyde de vanadium VO2 Photoémission Transition Isolant Métal Rayonnement gamma Transition isolant-métal Isolant-métal Oxyde de vanadium Orbitale moléculaire Transition de Bloch Wilson Transition d’Anderson Transition de Mott Transition de Peierls Isolant de Mott Isolant de peierl Ablation laser pulsée Ablation Laser pulsée Diffraction des Rayons Spectroscopie Spectroscopie de Photoémission Physique de la matière condensée Transition de phase isolant-métal Propriété Structurale cristallographique Structure de bandes Spectroscopie Photo électronique à rayonnement Ultraviolet Rayonnement |
| Résumé : |
Nous rapportons dans ce travail l’effet de l’irradiation gamma sur une couche mince de vanadium (VO2) par la technique de la photoémission.
Les couches minces de dioxyde de vanadium (VO2) ont été déposées sur un substrat de verre sodé maintenu à une température de 600°C pendant un temps de dépôt de 45 min. Un laser excimère KrF d'une longueur d'onde de 248 nm, d'une fluence de 1,7 J/cm2 et d'une fréquence de 10 Hz a été utilisé pour irradier la cible en vanadium métallique. Le dépôt a été effectué dans une atmosphère d'oxygène à une pression de 15 mtorr. L'épaisseur du film est égale à 80 nm.
Cet échantillon a été séparé en quatre échantillons qui sont soumis respectivement à des rayonnements gamma de 0 ; 50 ; 100 et 300 kGy. Un irradiateur panoramique à source ponctuelle de cobalt 60 (ARC Infruite Stellenbosch, Western Cape, Afrique du Sud) a été utilisé pour irradier les échantillons. La structure cristallographique des couches minces de VO2 a été caractérisée et confirmée par la technique de la diffraction des rayons X (XRD). L'analyse de ces diffractogrammes montre la présence exclusive de la phase monoclinique avec une orientation principale le long du plan (100) qui correspond étroitement à celle de la phase monoclinique de (VO2) (JCPDS No. 00-043-1051), avec le groupe spatial P21/c, et les paramètres du réseau a = 5,75 Å, b = 4,54 Å, c = 5,38 Å, α = 90 °C et β = 122.6°C. Contrairement à ce qui reporté dans la littérature ou le plan d’orientation principale le plan (011).
L'espacement inter réticulaire diminue pour doses d'irradiation 0 à 100 kGy et augmente pour 100 kGy à 300 kGy le long du plan (100). Le long du plan (011), on observe une diminution continue en fonction de toutes les doses d'irradiation de 0 à 300 kGy. L'évolution de la taille des cristallites le long du plan de réflexion (100), en fonction des doses d'irradiation, diminue à 50 kGy, puis augmente à 100 kGy et diminue à 300 kGy, ce qui montre un manque de tendance cohérente. Le long du plan (011), on observe une tendance à la baisse à partir de 50 kGy, avec une petite taille de grain par rapport à l'orientation principale (100) pour toutes les doses d'irradiation.
Les mesures Spectroscopie Photo électronique à rayonnement X (XPS) montrent la présence de 3 états d’oxydations V3+ , V4+ et V5+ en dehors des éléments chimiques Si, Na, C ,O, Ca… .Une variation de la dose d'irradiation allant de 0 à 100 kGy, provoque une augmentation des ions V3+ (V2O3) et une diminution des ions V5+ (V2O5) et une diminution des états d'oxydation V3+ et V5+ et donc une augmentation de l'état de valence V4+ est observée pour des doses d'irradiation comprises entre 100 et 300 kGy, ce qui favorise la stabilité du dioxyde de vanadium (VO2).
Les analyses MEB et AFM suggère que l'augmentation de l'irradiation gamma entraîne une augmentation suivie d'une diminution de la taille des cristallites et de la rugosité de surface Ces dernières tendent à retrouver à leurs valeurs initiales. Ainsi, le matériau retrouve pratiquement sa morphologie d'origine. Les propriétés électriques (résistivité) des films irradiés par les rayons gamma ne présentent pas de changement majeur. La température de transition et la largeur d’hystérésis connaissent une certaines variations pour les doses comprises entre 0 à 100 kGy, mais au-delà (100 jusqu’à 300 kGy) elles retrouvent leurs valeurs initiales.
Ainsi les films de VO2 pourraient être utilisés avantageusement pour le blindage thermique des petits engins spatiaux, puisque leurs propriétés restent essentiellement inchangées lorsqu'ils sont soumis à des doses de rayons gamma similaires à celles rencontrées lors de missions spatiales. |
| Permalink : |
https://bibliothequefst.ucad.sn/index.php?lvl=notice_display&id=2389 |
ÉTUDE DE LA TRANSITION ISOLANT-METAL D’UNE COUCHE MINCE DE DIOXYDE DE VANADIUM SOUMISE A DES DOSES DE RAYONNEMENT GAMMA PAR DIVERSES TECHNIQUES DE CARACTERISATION. [texte imprimé] / Mamadou Ndiaye, Auteur . - Dakar : Université Cheikh Anta Diop de Dakar : Ecole Doctorale Physique, Chimie, Sciences de la Terre, de l'Univers et de l'Ingénieur, 2025 . - 70 P. ; 29 cm. Langues : Français ( fre)
| Mots-clés : |
Irradiation gamma Couche mince Dioxyde de vanadium VO2 Photoémission Transition Isolant Métal Rayonnement gamma Transition isolant-métal Isolant-métal Oxyde de vanadium Orbitale moléculaire Transition de Bloch Wilson Transition d’Anderson Transition de Mott Transition de Peierls Isolant de Mott Isolant de peierl Ablation laser pulsée Ablation Laser pulsée Diffraction des Rayons Spectroscopie Spectroscopie de Photoémission Physique de la matière condensée Transition de phase isolant-métal Propriété Structurale cristallographique Structure de bandes Spectroscopie Photo électronique à rayonnement Ultraviolet Rayonnement |
| Résumé : |
Nous rapportons dans ce travail l’effet de l’irradiation gamma sur une couche mince de vanadium (VO2) par la technique de la photoémission.
Les couches minces de dioxyde de vanadium (VO2) ont été déposées sur un substrat de verre sodé maintenu à une température de 600°C pendant un temps de dépôt de 45 min. Un laser excimère KrF d'une longueur d'onde de 248 nm, d'une fluence de 1,7 J/cm2 et d'une fréquence de 10 Hz a été utilisé pour irradier la cible en vanadium métallique. Le dépôt a été effectué dans une atmosphère d'oxygène à une pression de 15 mtorr. L'épaisseur du film est égale à 80 nm.
Cet échantillon a été séparé en quatre échantillons qui sont soumis respectivement à des rayonnements gamma de 0 ; 50 ; 100 et 300 kGy. Un irradiateur panoramique à source ponctuelle de cobalt 60 (ARC Infruite Stellenbosch, Western Cape, Afrique du Sud) a été utilisé pour irradier les échantillons. La structure cristallographique des couches minces de VO2 a été caractérisée et confirmée par la technique de la diffraction des rayons X (XRD). L'analyse de ces diffractogrammes montre la présence exclusive de la phase monoclinique avec une orientation principale le long du plan (100) qui correspond étroitement à celle de la phase monoclinique de (VO2) (JCPDS No. 00-043-1051), avec le groupe spatial P21/c, et les paramètres du réseau a = 5,75 Å, b = 4,54 Å, c = 5,38 Å, α = 90 °C et β = 122.6°C. Contrairement à ce qui reporté dans la littérature ou le plan d’orientation principale le plan (011).
L'espacement inter réticulaire diminue pour doses d'irradiation 0 à 100 kGy et augmente pour 100 kGy à 300 kGy le long du plan (100). Le long du plan (011), on observe une diminution continue en fonction de toutes les doses d'irradiation de 0 à 300 kGy. L'évolution de la taille des cristallites le long du plan de réflexion (100), en fonction des doses d'irradiation, diminue à 50 kGy, puis augmente à 100 kGy et diminue à 300 kGy, ce qui montre un manque de tendance cohérente. Le long du plan (011), on observe une tendance à la baisse à partir de 50 kGy, avec une petite taille de grain par rapport à l'orientation principale (100) pour toutes les doses d'irradiation.
Les mesures Spectroscopie Photo électronique à rayonnement X (XPS) montrent la présence de 3 états d’oxydations V3+ , V4+ et V5+ en dehors des éléments chimiques Si, Na, C ,O, Ca… .Une variation de la dose d'irradiation allant de 0 à 100 kGy, provoque une augmentation des ions V3+ (V2O3) et une diminution des ions V5+ (V2O5) et une diminution des états d'oxydation V3+ et V5+ et donc une augmentation de l'état de valence V4+ est observée pour des doses d'irradiation comprises entre 100 et 300 kGy, ce qui favorise la stabilité du dioxyde de vanadium (VO2).
Les analyses MEB et AFM suggère que l'augmentation de l'irradiation gamma entraîne une augmentation suivie d'une diminution de la taille des cristallites et de la rugosité de surface Ces dernières tendent à retrouver à leurs valeurs initiales. Ainsi, le matériau retrouve pratiquement sa morphologie d'origine. Les propriétés électriques (résistivité) des films irradiés par les rayons gamma ne présentent pas de changement majeur. La température de transition et la largeur d’hystérésis connaissent une certaines variations pour les doses comprises entre 0 à 100 kGy, mais au-delà (100 jusqu’à 300 kGy) elles retrouvent leurs valeurs initiales.
Ainsi les films de VO2 pourraient être utilisés avantageusement pour le blindage thermique des petits engins spatiaux, puisque leurs propriétés restent essentiellement inchangées lorsqu'ils sont soumis à des doses de rayons gamma similaires à celles rencontrées lors de missions spatiales. |
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