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Caractérisation in situ et à différentes échelles de l'évolution sous traction de nanomacles dans un film d'or monocristallin

Les films minces métalliques sont couramment utilisés en électronique, et les phénomènes plastiques générés lors de déformations peuvent en altérer les propriétés. C’est pourquoi ils sont encore très étudiés. Les films minces possèdent des caractéristiques et des évolutions sous contrainte qui diffèrent des matériaux massifs à cause de leurs épaisseurs nanométriques. Cette faible dimension donne aux surfaces des objets étudiés, un rôle significatif sur la plasticité. Ces travaux se concentrent sur l’évolution de la plasticité au sein de films minces d’or monocristallin lors de sollicitations mécaniques, en portant un intérêt tout particulier aux phénomènes liés aux macles. Dans un premier temps nous avons développé une procédure pour évaluer in situ l’évolution du volume maclé dans un échantillon à partir de figures de pôles au cours d’essais de traction biaxiale. Cette expérience prend place sur la ligne de lumière DiffAbs du synchrotron SOLEIL. Cette ligne de lumière possède un dispositif mécanique de traction biaxiale permettant de déformer in situ un substrat de polyimide qui transmet la déformation appliquée aux films minces étudiés. Nous avons ainsi comparé différentes orientations de sollicitations pour observer les différentes évolutions possibles en fonction des facteurs de Schmid mis en jeu. Nous observons ainsi une forte anisotropie du comportement des macles en fonction de la direction de traction. De plus dans le cas où l’on observe un fort maclage lors de la traction, on observe du démaclage à la décharge du substrat. Dans un second temps nous avons étudié nos échantillons au cours d’essais de traction uniaxiale in situ au sein d’un microscope électronique en transmission au CEMES à Toulouse. Cette seconde expérience nous offre la possibilité d’étudier nos échantillons à l’échelle des défauts cristallins, et de visualiser l’évolution des dislocations et des macles dans nos échantillons en fonction de la direction de sollicitation. Lors de ces essais les films minces sont autoportés ce qui crée de fortes perturbations générées par exemple par des fissures. Nous avons ensuite comparé les résultats des deux expériences pour proposer une interprétation aux observations et pour différentier les phénomènes intrinsèques au matériau des phénomènes liés aux dispositifs expérimentaux.

Mots-clés libres : Films minces, macles, diffraction de rayons X, traction in situ, microscopie électronique en transmission.

Rameau (langage normalisé) :
• Couches minces métalliques
  
• Macles (cristallographie)
  
• ‎Rayons X‎--Diffraction
  
• Déformations (Mécanique)
  
• Microscopie électronique en transmission