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Accueil > Équipes > FINANO > Thématiques > OR1 : Elasto-plasticité de films minces et ondes acoustiques de surface > Illustrations

Modélisation micro-mécanique de l’élasticité de films minces et confrontation avec l’expérience

par admlspm - publié le

Contact : Damien Faurie

Les films minces étudiés par notre opération de recherche sont généralement polycristallins. Comme le montre l’image ci-contre pour une multicouche déposée sur un substrat, il existe plusieurs échelles à appréhender pour une prise en compte de la microstructure (grains à l’intérieur d’une couche, couches individuelles (minces et substrat) et échantillon global) La confrontation des constantes élastiques mesurées (par diffusion Brillouin ou Diffraction des rayons X) avec les constantes calculées par des méthodes ab-initio ne peut donc se faire directement. En effet ces dernières sont estimées pour des monocristaux. Une étape supplémentaire (changement d’échelle) est donc nécessaire pour une modélisation globale des propriétés élastiques.

Afin d’interpréter les mesures de constantes élastiques de films polycristallins, nous avons cherché à connaître les effets de microstructures sur le comportement élastique à l’aide d’une

modélisation micro-mécanique, par des méthodes d’homogénéisation en champs moyen (travail réalisé en collaboration avec Renald Brenner (équipe PACTM) et Olivier Castelnau (laboratoire PIMM, ENSAM Paris). S’agissant de la mesure de constantes élastiques mesurées par diffusion Brillouin, la taille des grains composant les couches minces sont de quelques dizaines de nanomètre, de telle sorte que le volume sondée de l’échantillon (diamètre du faisceau laser = 200 microns) est représentatif du comportement effectif de la couche. Celui-ci peut être fortement affecté par la distribution d’orientations des grains ; l’effet de texture cristallographique sur les constantes élastiques effectives a été mis en évidence dans des couches minces d’or fortement texturées 111 ou présentant une texture isotrope. On voit ci-dessus en noir le spectre Brillouin expérimental d’une couche polycristalline d’Or et en rouge le spectre Brillouin simulé à partir des constantes élastiques effectives estimées par modélisation micro-mécanique (modèle aut o1">i-duvion s desès ben(interpref=5a2nminceles mesures diaux par imntes éla/a> turales souillouin,ns X) avec les const,unee micaicro-mécaniquelui-ciorientations > ail rctives esti, exio-mveloppiaux fragi ail rctives estiiorcrcturtre processs harmeaux nitspsimuux nitolycristaatiotionermistallcro-méce const ail rctives estiilyol lmincéshklant s de ="fiitallcro-méce constfiges élaspômposant> turales sounstantes éli-ciorientations nérales turales sousation glos="ftalline nérales< d’Or et en substrat, il hantillois 20pons.n des constantes ner (ar imntes élaouin,ns X) avec les conston des X) avésrtir tuant u s dmage rat, il -cillgs élasdroherc L> o1"> s deont a= 20avecrfet , satioles à app grains irtemon d> ngmpoPsi, ngmpoage ci- dee> laouin, la taaide d’:

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