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% --- Timezone: CET
% Creation date: 2021-01-17
% Creation time: 11-45-14
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@Phdthesis { 201-4375,
   title = {Etude de l’adh{\'e}sion entre un polym{\`e}re flexible et un substrat m{\'e}tallique rev{\^e}tu trait{\'e} par un proc{\'e}d{\'e} plasma {\`a} pression atmosph{\'e}rique},
   year = {2014},
   abstract = {L'objectif de cette th{\`e}se est de d{\'e}velopper un proc{\'e}d{\'e} plasma qui puisse se substituer au proc{\'e}d{\'e} de d{\'e}p{\^o}t {\'e}lectrolytique de laiton, actuellement appliqu{\'e} sur les fils d'acier utilis{\'e}s comme mat{\'e}riaux de renforcement dans un pneu, pour les faire adh{\'e}rer au caoutchouc. La strat{\'e}gie employ{\'e}e consiste {\`a} d{\'e}poser une couche mince organochlor{\'e}e en continu sur un fil d'acier zingu{\'e}, qui traverse une d{\'e}charge {\`a} barri{\`e}re di{\'e}lectrique tubulaire, fonctionnant {\`a} la pression atmosph{\'e}rique, dans une configuration fil-cylindre. Dans un premier temps, les travaux se concentrent sur la caract{\'e}risation de la d{\'e}charge et de la couche mince d{\'e}pos{\'e}e {\`a} la fois en mode statique (substrat immobile dans le r{\'e}acteur) et dynamique (substrat en d{\'e}filement). Des relations sont {\'e}tablies entre les param{\`e}tres plasma (puissance dissip{\'e}e dans la d{\'e}charge, fr{\'e}quence de la source haute tension, flux de pr{\'e}curseur), les propri{\'e}t{\'e}s de la d{\'e}charge et les caract{\'e}ristiques du rev{\^e}tement plasma. Des {\'e}tudes morphologique, cin{\'e}tique et chimique de la couche mince sont r{\'e}alis{\'e}es. Dans un second temps, la pr{\'e}paration de la surface du substrat et le d{\'e}p{\^o}t plasma sont optimis{\'e}s pour permettre d'obtenir les meilleurs niveaux d'adh{\'e}sion entre l'acier zingu{\'e} et le caoutchouc. {\`A} l'issue de ce travail d'optimisation, des analyses sont r{\'e}alis{\'e}es pour identifier la nature de la nouvelle interphase d'adh{\'e}sion. Cette {\'e}tude se conclut alors par une discussion sur l'origine possible des liens qui s'op{\`e}rent dans ce nouveau syst{\`e}me. The primary objective of this thesis project is to develop a plasma process able to replace the electrolytic brass plating process, which is currently performed on steel wires used as reinforcing materials in tires to make them bond with rubber. The chosen strategy consists in depositing organo-chlorinated thin films in a continuous way on zinc-plated steel wires going across a tubular atmospheric pressure dielectric barrier discharge in a wire-cylinder configuration. In a first time, works focus on characterization of both the discharge and the plasma layer, deposited in the static (substrate stationary in the reactor) and dynamic (moving substrate) modes. Relationships are established between the plasma parameters (power dissipated in the discharge, high voltage source frequency, precursor flow rate), the discharge properties and the thin film characteristics. Morphological, kinetic and chemical studies of the plasma layer are carried out. In a second time, the substrate surface preparation and the coating are optimized to enhance the adhesion between zinc-plated steel wires and rubber. Analyses are performed to identify the new adhesion interface nature. At the end of this study, hypotheses concerning the adhesion origin in this system are formulated.},
   note = {D{\'e}partement CP2S : Exp{\'e}riences et Simulations des Plasmas R{\'e}actifs - Interaction plasma-surface et Traitement des Surfaces ESPRITS},
   address = {Belvaux (Lux.)},
   school = {Universit{\'e} de Lorraine},
   author = {Vandenabeele, C{\'e}dric}
}

@Phdthesis { 201-4377,
   title = {Micro-d{\'e}charges en milieu {\'e}lectrolytique aqueux et leur interaction avec les mat{\'e}riaux : le cas du proc{\'e}d{\'e} d’oxydation par plasma {\'e}lectrolytique (PEO)},
   year = {2014},
   abstract = {L’Oxydation par Plasma Electrolytique (PEO) est un proc{\'e}d{\'e} de traitement de surface des alliages m{\'e}talliques l{\'e}gers (Al, Mg, Ti) qui permet de faire cro{\^i}tre des couches protectrices d’oxydes {\'e}paisses et dures sur ces mat{\'e}riaux. Pour d{\'e}passer les limites de l’anodisation, le proc{\'e}d{\'e} PEO repose sur la g{\'e}n{\'e}ration de micro-D{\'e}charges anodiques r{\'e}sultant du claquage de la couche di{\'e}lectrique dans un {\'e}lectrolytique aqueux sous l’effet d’une densit{\'e} de courant ou d’une diff{\'e}rence de potentiel {\'e}lev{\'e}es (typ. 20 A/dm2 ; 700 V). Les objectifs de ce travail sont d’une part d’{\'e}tudier les caract{\'e}ristiques des micro-D{\'e}charges (composition chimique, densit{\'e} et temp{\'e}rature {\'e}lectronique) et leur comportement macroscopique (conditions d’amor\c{c}age, densit{\'e} surfacique, taille, dur{\'e}e de vie), et d’autre part de corr{\'e}ler ces {\'e}tudes aux m{\'e}canismes de croissance des couches d’oxydes dans diff{\'e}rentes conditions {\'e}lectriques (forme du courant bipolaire puls{\'e}) et de composition d’{\'e}lectrolytes alcalins. Ces {\'e}tudes coupl{\'e}es ont permis notamment de mettre en {\'e}vidence que le passage en r{\'e}gime d’autor{\'e}gulation (pr{\'e}c{\'e}demment identifi{\'e}) s’accompagne de la croissance d’une couche spongieuse, vraisemblablement amorphe, autour et dans les fissures de structures compos{\'e}es d’alumine cristallis{\'e}e et r{\'e}sultant des claquages di{\'e}lectriques. De m{\^e}me, la caract{\'e}risation de couches trait{\'e}es PVD + PEO a conduit {\`a} am{\'e}liorer la compr{\'e}hension de certains m{\'e}canismes de claquage intervenant dans le proc{\'e}d{\'e} PEO, et en particulier les processus {\`a} l’interface couche d’oxydes - substrat. Enfin, une {\'e}tude sp{\'e}cifique des micro-D{\'e}charges cathodiques (inhabituellement observ{\'e}es en PEO) a conduit {\`a} proposer des m{\'e}canismes de claquage de la couche di{\'e}lectrique durant cette demi-P{\'e}riode cathodique du courant. Il a en outre {\'e}t{\'e} montr{\'e} que, bien que l’alternance n{\'e}gative du courant soit n{\'e}cessaire pour am{\'e}liorer la croissance des couches d’oxydes, les micro-D{\'e}charges cathodiques ont un effet n{\'e}faste sur celle-Ci. Il est ainsi n{\'e}cessaire de contr{\^o}ler la forme d’onde du courant appliqu{\'e} afin d’{\'e}viter la g{\'e}n{\'e}ration de telles d{\'e}charges Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) is a surface treatment of light metallic alloys (e.g Al, Mg, Ti) that makes possible to grow thick and hard oxide protective coating on those materials. To overcome the limitations of anodizing the PEO process takes benefit of anodic micro-Discharges resulting from the dielectric breakdown in an aqueous electrolyte under a high applied current density or voltage (typ. 20 A/dm2; 700 V). Therefore this work aims first at studying both the macroscopic parameters (breakdown conditions, surface density, lifetime, size) of such micro-Discharges and their behavior, and second to correlate these studies to the growth mechanisms of the oxide coatings within various electrical (applied current waveform) conditions and alkaline electrolyte composition. These coupled studies allowed us to evidence that the transition from arc regime to soft regime (previously determined) corresponds to the growth of a loose spongy silicon-Rich phase which is likely amorphous, inside and around cracks of the pancake structures issued from the dielectric breakdown and composed of crystalline alumina. Meanwhile, analyses of combined PVD + PEO coatings lead us to improve our understanding of some breakdown mechanisms occurring during the PEO process, with a particular attention to the phenomena at the coating-Substrate interface. Finally, a particular study of cathodic micro-Discharges (unusually observed in PEO) allowed us to propose breakdown mechanisms of the dielectric layer during that negative half-Period of the current. Besides it has been shown that those cathodic micro-Discharges are detrimental to the layer growth though the cathodic half-Period of the current is mandatory to improve the coating growth. It is therefore necessary to manage the current waveform to avoid creating such detrimental discharges},
   note = {D{\'e}partement CP2S : Exp{\'e}riences et Simulations des Plasmas R{\'e}actifs - Interaction plasma-surface et Traitement des Surfaces ESPRITS},
   address = {Nancy (France)},
   school = {Universit{\'e} de Lorraine},
   author = {Nomin{\'e}, Alexandre}
}

@Phdthesis { 201-4376,
   title = {Nano-structuration de surface par plasmas {\`a} la pression atmosph{\'e}rique : de l’auto-organisation {\`a} la nano-PECVD},
   year = {2014},
   abstract = {L’{\'e}tude de l’oxydation de films minces de cuivre d{\'e}pos{\'e}s par pulv{\'e}risation magn{\'e}tron sur des substrats de silicium et de verre a {\'e}t{\'e} men{\'e}e au moyen d’une micro-post-d{\'e}charge micro-ondes dans l’objectif de faire cro{\^i}tre de mani{\`e}re localis{\'e}e des nanostructures contr{\^o}l{\'e}es d’oxyde. L’utilisation de plasma permet d’utiliser des atomes d’oxyg{\`e}ne plut{\^o}t que de mol{\'e}cules d’oxyg{\`e}ne et de pouvoir diminuer les temp{\'e}ratures de synth{\`e}se d’environ 100\(^{\circ}\) typiquement. Il a ainsi {\'e}t{\'e} possible de faire cro{\^i}tre des nanostructures hi{\'e}rarchiques form{\'e}es de nanoparois en boule, des nanoparois d’{\'e}paisseurs variables, des nanofils et des nanoplots de CuO. Ces diff{\'e}rentes nanostructures se forment {\`a} des instants successifs et se r{\'e}partissent radialement par rapport au centre de l’impact de la post-d{\'e}charge. Elles croissent en suivant des cin{\'e}tiques paraboliques qui traduisent une limitation par un transport diffusionnel. La diffusion est externe et conduit la formation de porosit{\'e}s Kirkendall {\`a} l’interface substrat-cuivre. Les analyses TEM ne montrent pas d’orientation privil{\'e}gi{\'e}e. Les nanofils sont soit mono- soit bi-cristallins. Des contraintes de compression (respectivement de tension) ont {\'e}t{\'e} mesur{\'e}es dans Cu2O (respectivement dans CuO). La taille de grain est plus {\'e}lev{\'e}e au centre que sur les bords du traitement. Cela permet la croissance de nanoparois et de nanofils de diam{\`e}tres relativement importants pr{\`e}s du centre alors qu’une taille de grains plus petites sur les ext{\'e}rieurs entra{\^i}ne la formation de nanofils plus fins mais avec une densit{\'e} surfacique sup{\'e}rieure. Les diff{\'e}rents mod{\`e}les de croissance existant ont {\'e}t{\'e} repris pour interpr{\'e}ter ces nouveaux r{\'e}sultats Oxidation of copper thin films deposited by magnetron sputtering on silicon and soda-lime glass substrates was performed by means of a microwave micro-afterglow to grow locally controlled nanostructures of copper oxide. The use of plasma discharges offers the possibility to handle oxygen atoms instead of oxygen molecules, which enable a substantial decrease in the synthesis temperature of about 100\(^{\circ}\) typically. It was thus possible to grow hierarchical nanostructures made of nanowalls shaped in balls, nanowall with variable thicknesses, nanowires and nanodots of CuO. These different nanostructures forms successively and are distributed radially from the impact center of the post-discharge outwards. They grow by following parabolic growth rates that are due to a diffusion transport limitation. Outward diffusion occurs and creates a Kirkendall porosity at the substrate-copper interface. TEM analyses do not show any preferential orientation. Nanowires are either mono- or bi-cristals. Compressive (respectively tensile) stress was measured in Cu2O (respectively CuO). The grain size is larger in the center than on the edges of the treatment area. This enables the growth of nanowalls and nanowires with diameters pretty large close to the center whereas a smaller grain size on the edges leads to the formation of thinner nanowires but with higher surface density. The different existing growth models were considered to interpret these new results.},
   note = {D{\'e}partement CP2S : Exp{\'e}riences et Simulations des Plasmas R{\'e}actifs - Interaction plasma-surface et Traitement des Surfaces ESPRITS},
   address = {Nancy (France)},
   school = {Universit{\'e} de Lorraine},
   author = {Altaweel, Ayman}
}

@Phdthesis { 201-4378,
   title = {Sticking and deposition of atoms in the sub-monolayer range},
   year = {2014},
   abstract = {Au cours d’un traitement de surface de type d{\'e}p{\^o}t assist{\'e} par plasma, les caract{\'e}ristiques et propri{\'e}t{\'e}s de l’interface entre le d{\'e}p{\^o}t et le substrat sont d{\'e}termin{\'e}es par la premi{\`e}re couche atomique du d{\'e}p{\^o}t, voire les premiers atomes qui commencent {\`a} recouvrir la surface du substrat. Aussi, la parfaite connaissance du comportement des particules incidentes et du r{\'e}arrangement des atomes suite {\`a} l’impact d’une particule du plasma est-elle un {\'e}l{\'e}ment essentiel {\`a} la description du comportement de la surface en cours de traitement et donc de ses propri{\'e}t{\'e}s ult{\'e}rieures. Au cours de cette th{\`e}se, nous avons entrepris d’{\'e}tudier, par une approche combinant exp{\'e}riences et simulation num{\'e}rique par dynamique mol{\'e}culaire, l’interaction d’esp{\`e}ces (C, Ti, W) avec une surface de silicium en fonction de param{\`e}tres tels que l’{\'e}nergie, la fluence ou encore l’incidence des particules arrivant sur la surface. Une part importante de ce travail a consist{\'e} {\`a} adapter les codes de dynamique mol{\'e}culaire (utilisation des champs de force r{\'e}actifs) aux syst{\`e}mes {\'e}tudi{\'e}s. La partie exp{\'e}rimentale a n{\'e}cessit{\'e} la mise en place de proc{\'e}dures sp{\'e}cifiques pour l’utilisation de l’{\'e}quipement Storing Matter. Les r{\'e}sultats montrent que, quelles que soient l’esp{\`e}ce incidente, parmi celles {\'e}tudi{\'e}es, le coefficient de collage (SC) est dans la gamme [0.7 – 1] ; dans le cas de W, quasiment tous les atomes incidents restent sur la surface (SC\verb=~=\verb=~=1). Outre la d{\'e}termination du coefficient de collage, pour diff{\'e}rentes conditions initiales des esp{\`e}ces incidentes ({\'e}nergie, incidence, fluence) les modifications apport{\'e}es {\`a} la surface ont {\'e}galement {\'e}t{\'e} d{\'e}termin{\'e}es en termes d’implantation et de trajectoire dans le mat{\'e}riau des esp{\`e}ces incidentes, et de pulv{\'e}risation de la surface du substrat During plasma assisted deposition, properties of the coating substrate interface depend on the first atomic layer of the deposit, or the atoms that first start to cover the surface. Therefore the good knowledge of the sticking coefficient and the reorganization of the surface following particle impact is an essential issue to achieve the description of the behavior of the processed surface and, therefore, its expected properties. Consequently, we investigated the interaction between incoming particles (C, Ti, W) and a silicon surface by using an approach combining molecular dynamic simulations and experiments. Various initial conditions were studied, energy, fluence and incidence angle of the incoming particles. An important part of this work has consisted in adapting the molecular dynamic codes (using reactive force fields) to the investigated systems. Meanwhile, experimental procedure specifically devoted to the use of the Storing Matter facility was also developed. Results show that the sticking coefficient (SC) value is in the range [0.7 – 1] irrespectively of the incoming species; in the case of W, almost all atoms stick on the surface (SC\verb=~=\verb=~=1). Besides the determination of sticking coefficient, the surface modification resulting from the particles impingement were determined for various initial conditions (energy, fluence, angle) in terms of implantation and displacement of the incoming species, and surface sputtering as well},
   note = {D{\'e}partement CP2S : Exp{\'e}riences et Simulations des Plasmas R{\'e}actifs - Interaction plasma-surface et Traitement des Surfaces ESPRITS},
   address = {Belvaux (Lux)},
   school = {Universit{\'e} de Lorraine},
   author = {Jana, Arindam}
}

@Phdthesis { 201-4546,
   title = {Synth{\`e}se et {\'e}tude de la formation de pyramides et c{\^o}nes de graphite par gravure en plasma radiofr{\'e}quence argon/hydrog{\`e}ne},
   year = {2014},
   abstract = {Le carbone pr{\'e}sente de nombreuses formes allotropiques, dont le graphite, qui poss{\`e}de une large vari{\'e}t{\'e} de formes g{\'e}om{\'e}triques d'int{\'e}r{\^e}t pour l'industrie. Ce travail de th{\`e}se a permis la synth{\`e}se d'une nouvelle de ces formes: les pyramides hexagonales. Ces cristaux submicroniques sont cr{\'e}{\'e}s {\`a} partir de substrats de graphite par gravure en plasma radiofr{\'e}quence (rf) Ar/H2 basse pression. Pour comprendre la formation de ces nouveaux cristaux, la caract{\'e}risation des plasmas a {\'e}t{\'e} effectu{\'e}e par sondes de Langmuir et absorption r{\'e}sonante laser afin de v{\'e}rifier la temp{\'e}rature de surface et d'estimer les flux et {\'e}nergies des ions. L'{\'e}volution temporelle de la gravure a {\'e}t{\'e} directement observ{\'e}e en microscopie {\'e}lectronique {\`a} balayage (MEB). La gravure chimique (Ar/H2) a form{\'e} des c{\^o}nes de graphite {\`a} h{\'e}lices dont les param{\`e}tres cristallins et une amorphisation de surface, due {\`a} l'hydrog{\`e}ne, ont {\'e}t{\'e} r{\'e}v{\'e}l{\'e}s par microscopie {\'e}lectronique en transmission (MET). La vitesse de gravure et l'{\'e}tat de surface montrent, en fonction du m{\'e}lange, une zone de transition caract{\'e}ris{\'e}e par l'absence de structures. La gravure physique (Ar pur) conduit {\`a} la cr{\'e}ation des pyramides hexagonales de graphite. Un mod{\`e}le de formation de ces cristaux a pu {\^e}tre propos{\'e} gr{\^a}ce {\`a} une bonne connaissance des diff{\'e}rentes conditions plasma et des {\'e}tudes pouss{\'e}es de microscopies {\'e}lectroniques sur plusieurs types de substrats. Les analyses MET haute r{\'e}solution ont montr{\'e} des boucles fermant les plans de bord du cristal et li{\'e}es {\`a} sa formation. Nous avons {\'e}galement ma{\^i}tris{\'e} l'{\'e}tat de surface des substrats de graphite hautement orient{\'e} (HOPG) en cr{\'e}ant une densit{\'e} homog{\`e}ne de pyramides dont la taille peut {\^e}tre contr{\^o}l{\'e}e. Carbon occurs as many different allotropic forms. One in particular, graphite, exhibits a remarkable variety of geometrical configurations largely used in industrial applications. This work permitted the synthesis of a novel crystalline form: the hexagonal-pyramidal graphite hillocks. These submicronic structures are created from graphite substrates by low pressure Ar/H2 radiofrequency (rf) plasma etching. In order to understand the formation of these new crystals, plasma characterization has been carried out by Langmuir probes and laser absorption spectroscopy to check the surface temperature and estimate the ion fluxes and energies. Etching kinetics has been directly observed by scanning electron microscopy (SEM). Chemical etching processes in pure hydrogen resulted in the creation of helical graphite cones whose crystal parameters and surface amorphisation have been revealed by transmission electron microscopy (TEM). The etching rate and surface topography as function of the gas mixture show a transition where no structures are created. The physical etching in pure argon creates hexagonal-pyramidal graphite hillocks. A formation model of these crystals has been proposed owing to a good knowledge of the different plasma conditions and thorough electron microscopy studies on two kinds of substrates. High resolution MET analyses showed graphene loops closing the edges planes along the crystal facets and related to the structure’s formation. We also showed the texturing of the surface of highly ordered graphite (HOPG) by creating a high and homogeneous density of crystals whose size may be controlled},
   note = {D{\'e}partement CP2S : Exp{\'e}riences et Simulations des Plasmas R{\'e}actifs - Interaction plasma-surface et Traitement des Surfaces ESPRITS},
   address = {Nancy (France)},
   school = {Universit{\'e} de Lorraine},
   author = {Glad, Xavier}
}