Mémoire Online: Etude des propriétés de la zone liquide lors de la croissance cristalline par la technique micro-pulling down

Sommaire: Etude des propriétés de la zone liquide lors de la croissance cristalline par la technique micro-pulling down

Nomenclature
Introduction générale
CHAPITRE 1: Généralités et recherche bibliographique
1-1 Introduction sur les fibres
1-1-1 Développement de systèmes laser à fibres cristallines
1-1-2 Fibres cristallines comme milieu laser
1-1-3 Avantages du laser à fibre cristalline
1-2 Laser
1-2-1 Applications du laser
1-2-2 Lasers à solides
1-2-3 Inversion de population
1-2-4 Différents processus du laser
1-2-4-1 L’émission stimulée
1-2-4-2 L’émission spontanée
1-2-4-3 L’absorption
1-2-5 Lasers trois et quatre niveaux
1-2-5-1 Les lasers à trois niveaux
1-2-5-2 Les lasers à quatre niveaux
1-3 Le Saphir
1-3-1 Fibres de saphir
1-3-2 Le laser Titane Saphir
1-3-3 Diagramme du niveau du Titane
1-3-4 La croissance cristalline du saphir
1-3-5 Contact de trois phases
1-3-6 Cas où l’une des phases est solide
1-3-7 Le mouillage
1-3-7-1 Mouillage total
1-3-7-2 Mouillage partiel
1-3-8 Tube capillaire – loi de Jurin
1-4 Différents modes de transferts de la chaleur
1-4-1 Conduction
1-4-2 Convection
1-4-2-1 Convection libre
1-4-2-2 Convection forcée
1-4-3 Rayonnement
1-4-4 Types d’écoulements
1-4-4-1 Ecoulement incompressible
1-4-4-2 Ecoulement laminaire
1-4-4-3 Ecoulement stationnaire
1-5 La solidification
1-5-1 Définition
1-5-2 Propriétés des deux phases de solidification
1-5-3 La Structure cristalline
1-5-4 Température de solidification
1-5-5 Chaleur latente
1-6 Etapes de la solidification
1-6-1 La germination
1-6-1-1 Importance de germination
1-6-1-2 Types de germination
1-7 La croissance
1-7-1 Les méthodes à croissance rapide
1-7-2 La méthode de Verneuil
1-7-2-1 Avantages de cette méthode
1-7-2-2 L’appareillage et le principe de la méthode Verneuil
1-7-2-3 Désavantages de cette méthode
1-7-2-4 Découverte du premier cristal laser par la croissance Verneuil
1-7-3 Technique de Bridgman-Stockbarger
1-7-3-1 Utilisation de La méthode Bridgman-Stockbarger
1-7-4 La technique LHPG
1-7-5 La technique d’épitaxie
1-7-6 La méthode de Czochralski
1-7-6-1 Utilisation de cette méthode
1-8 Technique micro-pulling down -PD
1-8-1 Principe de la méthode de micro-pulling down -PD
1-8-2 Dispositif expérimentale de la technique µ-PD
1-8-3 -Opération de tirage du saphir par la technique de micro-pulling down
1-8-4 Type du creuset
1-8-5 Les principaux avantages de la technique µ-PD
1-8-6 Conservation de masse et de chaleur et la stabilité de la zone fondue
1-8-6-1 Conservation de la masse
1-8-6-2 Conservation de l’énergie
1-8-6-3 Types de Convection dans la zone fondue
1-8-7 Equilibre de la forme de ménisque
1-8-8 Forme de l’interface de croissance
1-9 Les travaux théoriques et expérimentaux qui ont été réalisés par la -PD
CHAPITRE 2: Dérivation du modèle théorique
2-1 La modélisation
2-2 Les équations fondamentales
2-2-1 Les hypothèses simplificatrices
2-3 Simplification des équations fondamentales
2-3-1 Equation de la continuité
2-3-2 Equation de quantité du mouvement
2-3-2-1 Approximation de Boussinesq
2-3-3 Equation de l’énergie
2-3-4 Equation de la concentration
2-4 Le modèle obtenu en coordonnées cylindrique
2-5 Normalisation des équations
2-5-1 Adimensionnalisation de l’équation de quantité du mouvement
2-5-2 Adimensionnalisation de l’équation de Poisson
2-5-3 Adimensionnalisation de l’équation de l’énergie
2-5-4 Equation de conservation de la concentration
2-6 Le modèle adimensionnel.
2-7 Approche de la fonction vorticité-ligne du courant
CHAPITRE 3: Etude numérique
3-1 Méthode de résolution des problèmes de mécanique des fluides
3-2 Les conditions aux limites
3-3 Le modèle physique
3-4 Choix de la méthode de résolution
3-4-1 Principe de la méthode des volumes finis
3-4-2 Avantages de MVF
3-4-3 Etapes de la méthode des volumes finis
3-5 Equation de transport
3-5-1 Discrétisation de l’équation de transport
3-5-2 Choix du schéma de discrétisation
3-5-3 Schéma de différentiation centré
3-5-4 Schéma de différentiation Upwind
3-5-5 Schéma de différentiation hybride
3-6 Equation de la pression
3-6-1 Résolution de l’équation de Poisson
3-6-2 Méthode de Gauss Seidel
3-7 Résolution du système d’équations algébriques
3-7-1 Méthode ADI
3-8 Les conditions aux limites
3-8-1 La forme générale des conditions aux limites
3-8-2 Discrétisation des conditions aux limites
3-9 Méthode de Gauss
3-10 L’organigramme
CHAPITRE 4: Résultats et discussions (Première partie)
4(A)-1 Le maillage
4(A)-2 Effet de vitesse du tirage
4(A)-2-1 La distribution radiale du Ti3+
4(A)-2-2 La distribution axiale du Ti3+
4(A)-3 Le champ thermique
4(A)-4 Le champ dynamique
4(A)-4-1 La vitesse axiale
4(A)-4-2 La vitesse radiale
4(A)-4-3 La distribution radiale de la vitesse axiale
4(A)-4-4 La hauteur du ménisque
4(A)-5 Effet du nombre de Marangoni
4(A)-5 -1 Pour les grandes valeurs du nombre de Marangoni
4(A)-5 -2 Pour les petites valeurs du nombre de Marangoni
4(A)-6 Etude de la forme de l’interface liquide-solide
4(A)-7 Effet des nombres adimensionnels
4(A)-7-1 Effet du nombre de Biot
4(A)-7-1-1 Pour les petites valeurs du nombre de Biot
4(A)-7-1-2 Pour les grandes valeurs du nombre de Biot
4(A)-7-2 Effet du nombre de Prandtl
4(A)-7-2-1 Pour les petites valeurs du nombre de Prandtl
4(A)-7-2-2 Pour les grandes valeurs du nombre de Prandtl
CHAPITRE 4: Résultats et discussions (Deuxième partie)
4(B)-1 Présentation du Fluent
4(B)-1-1 Gambit
4(B)-2 Les conditions aux limites
4(B)-3 Le maillage
4(B)-4 Le champ thermique
4(B)-5 Présentation du liquide et du solide dans le domaine d’étude
4(B)-6 La densité
4(B)-7 Etude de l’effet de la gravité sur l’interface liquide/solide
4(B)-8 Les lignes du courant
Conclusion générale
Références
Résumé

Extrait du mémoire étude des propriétés de la zone liquide lors de la croissance cristalline par la technique micro-pulling down

CHAPITRE 1: Généralités et recherche bibliographique
1-1 Introduction sur les fibres:
Une fibre possède généralement une forme cylindrique avec un diamètre inférieur ou égale à quelques mm [58]. La fibre cristalline est un milieu cristallin, long, et fin [49], elle peut être amorphe comme les fibres de silice, elle peut être cristalline ou monocristalline comme les fibres grenat (par exemple le YAG) et les fibres de saphir. La fibre intervient dans beaucoup d’applications tels que celles d’optique, d’optoélectronique, et de manière générale en photonique, on l’utilise aussi dans les applications laser, télécommunication, et mécaniques.
1-1-1 Développement de systèmes laser à fibres cristallines
Les fibres cristallines sont longues et fines, elles combinent les avantages des cristaux et des fibres. Dans les années futures, les fibres cristallines vont s’imposer comme un nouveau milieu laser intégré dans des systèmes répondant à de multiples applications. On peut citer l’usinage de cellules solaires, l’inspection et la réparation de circuits électroniques, l’inspection par laser de processus industriels, la télémétrie… Toutes ces applications ont comme point en commun le besoin en sources de fortes puissances crête et moyenne dans le domaine des impulsions brèves (inférieures à quelques nanosecondes). Ce besoin est difficilement couvert aujourd’hui par les cristaux laser massifs.
1-1-2 Fibres cristallines comme milieu laser
Les fibres cristallines sont un intermédiaire entre les cristaux laser classiques et les fibres de silice dopée. Ce milieu cristallin pouvant être utilisé comme guide de lumière et comme amplificateur laser. Quelques caractérisations orientées vers les applications lasers, en régime continu et en régime déclenché, aussi la caractérisation thermique des fibres cristallines sous un pompage intense pour en déduire tout le potentiel de ce nouveau milieu laser; sont bien montrées dans la référence.
Les lasers à fibre en saphir dopée titane est un bon exemple, parmi les structures lasers développées ces dernières années ; ce afin de dépasser les limites thermiques des cristaux.
Ils ont largement montrés leur grand potentiel. Pour ces fibres dopées aux ions Ti 3+, une puissance laser de plusieurs kilowatts en régime continu a été obtenue avec d’excellentes efficacités [23,51].
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