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Photothermie & bruit dans les composants et Modélisation

l’UR11ES89

 Directeur Noureddine Yaacoubi

Notre unité de recherche a été crée en 1992 à la suite d’un projet de recherche présenté à la fondation de la recherche. La première allocation de recherche appelée à l’époque : Fonds de concours intitulé « Appui à la recherche Universitaire de Base » nous a été allouée   en 1994. Notre unité de recherche figure sur l’annuaire de recherche de l’année 1994 à la page 208 sous le code L29/C13, puis dans l’annuaire 1995-1996 à la page 365 sous le code E29/C13, puis dans l’annuaire 1997-1998 à la page 395 sous le même code.

Activités de recherches actuelles

l’unité de recherche « Photothermie & bruit dans les composants et Modélisation » est rattaché à l’Institut Préparatoire aux Etudes d’Ingénieur de Nabeul rattaché de l’Université de Carthage. Cette unité de recherche qui fut crée en 1992 est spécialisée dans la caractérisation optique et thermique des matériaux par la technique de Déflexion Photothermique ‘Effet Mirage ». On dispose de quatre stands :

- Le premier stand permet la caractérisation optique des matériaux essentiellement des semi-conducteurs massifs où en couches minces en faisant varier la longueur d’onde à l’aide d’un monochromateur afin d’en déduire leur spectres d’absorption optique et éventuellement leur énergie de gap. Dans le cas d’une couche mince sur un substrat on peut aussi en déduire la conductivité thermique de la couche ainsi que son épaisseur [1-2]*

 - Le deuxième stand permet la caractérisation thermique des matériaux en étudiant les variations du signal en fonction de la fréquence de modulation. Il a été appliqué pour des semi-conducteurs massifs et en particulier pour des aciers ayant subit un traitement thermique en surface tel que la cémentation ou nitruration où on a pu corréler les propriétés thermiques à savoir la conductivité thermique et la diffusivité thermique aux  propriétés mécaniques (dureté) [3-4]*. Ce dispositif peut aussi servir à déterminer les propriétés de transport dans les semi-conducteurs comme par exemple la diffusivité électronique, la durée de vie des porteurs où la vitesse de recombinaison en surface [5-6]*.

- Le troisième stand est relatif à l’imagerie photothermique afin d’obtenir une cartographie thermique de l’échantillon en balayant une surface donnée de l’échantillon à l’aide de deux moteurs pas à pas avec un pas minimum de 0.1mm. Ce dispositif permet d’obtenir une image thermique de l’échantillon permettant la détection de défauts en surface où en volume jusqu'à une profondeur d’environ 1mm et ceci en jouant sur la fréquence de modulation du système de chauffage [7]*

- La quatrième stand de détection pyroélectrique pour la caractérisation thermique des matériaux.

1-Determination of  absorption coefficient and thermal conductivity of GaAlAs/Ga As Heterostructure  using a Photothermal method N.Yacoubi, B. Girault and J. Fesquet, 1986, Applied Optics Vol. 25 N° 24.

2-Photothermal investigations of thermal and optical properties of GaAlAsSB and AlAsSB thin layers Saadallah, F., Yacoubi, N., Genty, F., Alibert, C. 2003 Journal of Applied Physics 94 (8), pp. 5041-5048

3-Correlation between thermal properties and hardness of end-quench bars for C48, 42CrMo4 and 35NiCrMo16 steels Ghrib, T., Bejaoui, F., Hamdi, A., Yacoubi, N. 2008 Thermochimica Acta 473 (1-2), pp. 86-91 4

4-Correlation between thermal and mechanical properties of the 10NiCr11 Ghrib, T., Bouhafs, M., Yacoubi, N. 2009 Journal of ASTM International 6 (6) 0

5-Non-radiative recombination process in BGaAs/GaAs alloys: Two layer photothermal deflection model  Ilahi, S., Baira, M., Saidi, F., Yacoubi, N., Auvray, L., Maaref, H. 2013 Journal of Alloys and Compounds 581 , pp. 358-362.

6-Photothermal deflection investigation of bulk Si and GaSb transport properties Ilahi, S., Saadalah, F., Yacoubi, N. 2013 Applied Physics A: Materials Science and Processing , Volume 110, Issue 2, Pages 459-464

7-Analysis of optical and thermal properties of thermally oxidized mesoporous silicon layers D. Ben Hlel , I. Gaied , N. Sghaier , A. Gharbi , H. Fitouri , N. Yacoubi  ,Microporous and Mesoporous Materials 204 (2015) 137–142

THEMATIQUES ESSENTIELLES DE RECHERCHE

Spectroscopie de la Déflexion Photothermique (PDS) : Elle consiste à étudier les variations expérimentales de l’amplitude et de la phase du signal phothermique en fonction de la longueur d’onde, pour les comparer ensuite à l’amplitude et à la phase théoriques afin d’en déduire le spectre d’absorption optique du matériau et son indice de réfraction .Dans certains cas on peut déterminer la conductivité thermique du matériau.

 

La technique de Déflexion Photothermique (PTD) : Elle consiste à étudier les variations expérimentales de l’amplitude et de la phase du signal phothermique en fonction de la racine carré de la fréquence de modulation , pour les comparer ensuite à l’amplitude et à la phase théoriques afin d’en déduire la diffusivité thermique et la conductivité thermique du matériau.

 

Imagerie de Déflexion Photothermique : Elle consiste à étudier les variations expérimentales de l’amplitude et de la phase du signal phothermique en balayant une surface donnée grâce à une table XY avec un pas minimum de 0,1 mm dans le but de détecter des inhomogénéités dans l’échantillon.

Etude des propriétés thermiques des échantillons  par la technique de détection pyroélectrique

 

BILAN GLOBAL DES ACTIVITES DE RECHERCHE (depuis la création du LR/UR)

Le premier DEA soutenu au sein de notre unité de recherche remonte à l’année 1995, et depuis il ya eu environ 35 DEA et Masters soutenus, il ya environ 15 Thèses de Doctorat soutenus. Pour ce qui est des publications publiées dans des revues scientifiques indexées il y a plus qu’une centaine.

 

On a établit des collaborations avec certains laboratoires Français notamment :

Le laboratoire d’optique de l’ESPCI de Paris dirigé à l’époque par le professeur André- Claude Boccara.

Le centre de Microélectronique de Montpellier (CM2) dirigé à l’époque par le Professeur Claude ALIBERT.

Dans le cadre d’un projet CMCU on a collaboré avec le groupe NANOMIR de l’Institut d’Electronique du Sud dirigé par le professeur Eric TOURNIE et le Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) du CNRS à Marcoussis