Mahsa Sadat SAFAVI : "Etude des propriétés thermoélectriques de revêtements d'alliages métalliques à base de magnésium déposés par pulvérisation cathodique"

Travaux de thèse de Mahsa Sadat SAFAVI : "Etude des propriétés thermoélectriques de revêtements d'alliages métalliques à base de magnésium déposés par pulvérisation cathodique"

Résumé : Les matériaux thermoélectriques ont suscité un intérêt mondial, grâce à leur capacité à convertir directement l’énergie thermique en électrique de manière propre et renouvelable. Mg2X (X = Si, Sn, Ge) et leurs solutions solides attirent plus d’attention en raison de leur stabilité thermique, faible coût, non-toxicité, abondance dans la croûte terrestre, faible densité et leur potentiel pour fournir à la fois la conduction de type n ou p pour des applications dans une gamme de températures modérées. La plupart des études menées sur ces matériaux sont limitées aux matériaux de type-n et en massif, tandis que pour le développement d’un bon générateur thermoélectrique les matériaux performants de type n et p sont nécessaires. En plus, des matériaux développés en couches minces sont essentiels pour réduire la taille des dispositifs thermoélectriques actuels afin de les utiliser dans des applications miniaturisées comme microsystèmes électromécaniques et Internet des objets.
Cette thèse vise à développer et à améliorer les performances thermoélectriques des alliages de type p à base de Mg en utilisant différentes stratégies, y compris la synthèse sous forme de couches minces, déficient en magnésium, ou dopées, et des solutions solides. Dans ce travail, des films minces ont été déposés par pulvérisation cathodique magnétron et le rôle de la composition chimique et de la modification structurale sur les propriétés électroniques et thermoélectriques des films ont été étudiés. L’influence du dopage en Cu sur les films Mg2Sn stoechométrique et sur les couches minces déficientes en Mg a été étudiée comme une stratégie pour améliorer les performances thermoélectriques dans le système Mg2Sn. De telle manière, les performances thermoélectriques de Mg2Si1-xSnx, ont été étudiées en fonction de la composition et la microstructure du film. L’effet du dopage avec Ge sur Mg2Si0.35Sn0.65 de type p a été discuté en détails. Les couches minces Mg2Ge et Mg2Ge1-xSnx ont été synthétisées pour explorer le rôle de la substitution de Ge dans le transport électronique et les propriétés thermoélectriques de ces composés. Enfin, la stabilité thermique des films a été étudiée après recuit sous vide (10-4 Pa) à des températures allant de l’ambiante jusqu’au 600 °C.

Composition du jury : 

Nicolas MARTIN, Professeur des universités, Université Bourgogne - Franche-Comté, Directeur de thèse

Nicole FRETY, Professeure des universités, Université de Montpellier, Montpellier, France, Rapporteur

Angélique BOUSQUET, Maître de conférences, Université Clermont Auvergne, Clermont-Ferrand, France, Rapporteur

Bertrand LENOIR, Professeur des universités, Université de Lorraine, Nancy, France, Examinateur

Corinne NOUVEAU, Maître de conférences, Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université, Paris, France, Examinateur

Alain BILLARD, Professeur des universités, Université de Bourgogne Franche-Comté, UTBM, Montbéliard, France, Examinateur

Mohammad ARAB POUR YAZDI, Ingénieur de recherche ; Université de Bourgogne Franche-Comté, UTBM, Montbéliard, France, CoDirecteur de thèse

Localisation : 1 Cours Louis Leprince-Ringuet, 25200 Montbéliard - salle Amphi M101