Veuillez utiliser cette adresse pour citer ce document : http://dspace1.univ-tlemcen.dz/handle/112/18527
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dc.contributor.authorGUERMOUDI, Amine Abdelkader-
dc.date.accessioned2022-05-15T09:13:18Z-
dc.date.available2022-05-15T09:13:18Z-
dc.date.issued2021-10-23-
dc.identifier.citationsalle des thèsesen_US
dc.identifier.otherDOC-530.1-06-01-
dc.identifier.urihttp://dspace.univ-tlemcen.dz/handle/112/18527-
dc.description.abstractThe deposition of materials in thin layers arouses a great interest in the industrial and academic sectors of various fields such as for example micro and nanoelectronics. In this context, knowledge of the thermal properties of thin film materials, and in particular of thermal conductivity, is essential for optimizing the performance of many devices. Nevertheless, the measurement of these parameters remains difficult given the small dimensions involved. In particular, the existence of an interfacial thermal resistance on the one hand between the deposited layer and the host material and on the other hand between the thin layer and temperature sensor makes the rigorous extraction of thermal conductivity delicate. Among the measurement methods likely to respond to this problem, our choice fell on the 3-omega (3ω) differential technique, which was introduced by DG Cahill, because of its simplicity of use, its precision and low heat loss by thermal radiation caused during the measurement. This method requires the deposition, by optical photolithography, of a metal line deposited on the surface of the sample to be characterized. The line acts simultaneously as a heating element and a temperature sensor. It is then necessary to acquire the voltage of the 3rd harmonic (V_3ω: hence the name of the method) to go back to thermal conductivity. This measurement is done using a dedicated measurement bench developed in the laboratory. This experimental work is accompanied by modeling studies using the formalism proposed by DG Cahill and also by a Finite Element Approach (FEM) using the Comsol Multiphysics software, to estimate thermal conductivity and interfacial thermal resistance. Between the different materials constituting the sample (heating element / film, film / substrate). The comparison of the experimental results with those resulting from the analytical model of D. G. Cahill and numerical simulations by FEM shows that we have two efficient complementary tools for the determination of the thermal conductivity of materials in thin layers and the interfacial resistance. Besides these two tools, the existence of a reliable measuring device makes it possible to note the expertise acquired in the determination of the thermal conductivity of solid materials or thin films.en_US
dc.description.sponsorshipLe dépôt de matériaux en couches minces suscite un grand intérêt dans les secteurs industriel et académique de différents domaines tels que par exemple la micro et nanoélectronique. Dans ce cadre, la connaissance des propriétés thermiques de matériaux en couches minces, et en particulier de la conductivité thermique, est essentielle pour optimiser les performances de nombreux dispositifs. Néanmoins, la mesure de ces paramètres reste difficile compte tenu des faibles dimensions mise en jeu. En particulier, l’existence d’une résistance thermique interfaciale d’une part entre la couche déposée et le matériau hôte et d’autre part entre la couche mince et le capteur de température rend délicate l’extraction rigoureuse de la conductivité thermique. Parmi les méthodes de mesure susceptibles de répondre à cette problématique, notre choix s'est porté sur la technique différentielle 3-oméga (𝟑𝝎), qui a été introduite par D. G. Cahill, en raison de sa simplicité d'utilisation, de sa précision et des faibles pertes de chaleur par rayonnement thermique occasionnées durant la mesure. Cette méthode nécessite le dépôt, par photolithographie optique, d’une ligne métallique déposée en surface de l’échantillon à caractériser. La ligne agit simultanément comme élément de chauffe et capteur de température. Il est alors nécessaire d’acquérir la tension de la 3ème harmonique (𝑽𝟑𝝎 : d’où le nom de la méthode) pour remonter à la conductivité thermique. Cette mesure se fait à l’aide d’un banc de mesure dédié développé au laboratoire. Ce travail expérimental est accompagné d’études de modélisation à l’aide du formalisme proposé par D. G. Cahill et également par une approche des éléments Finis (FEM) à l’aide du logiciel Comsol Multiphysics, pour estimer la conductivité thermique et la résistance thermique interfaciale entre les différentes matières constituant l’échantillon (élément de chauffe/film, film/substrat). La confrontation des résultats expérimentaux à ceux issus du modèle analytique de D. G. Cahill et des simulations numériques par FEM démontre que nous disposons de deux outils complémentaires efficaces pour la détermination de la conductivité thermique de matériaux en couches minces et la résistance interfaciale. A côté de ces deux outils, l’existence d’un dispositif de mesure fiable permet de relever l’expertise acquise dans la détermination de la conductivité thermique de matériaux massifs ou en films mincesen_US
dc.language.isofren_US
dc.publisher15-05-2022en_US
dc.subjectThermal conductivity, 3-omega method, finite element method (FEM), thin films, substrate, heat source, thermal wave, temperature, interfacial thermal resistance.en_US
dc.subject: Conductivité thermique, méthode 3-oméga, méthode des éléments finis (FEM), couches minces, substrat, source de chaleur, onde thermique, température, résistance thermique interfaciale.en_US
dc.titleMesure de la conductivité thermique de matériaux en films minces par la méthode 3-oméga et caractérisation des résistances thermiques interfaciales substrat/film.en_US
dc.typeThesisen_US
Collection(s) :Doctorat LMD en en Physique

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