Diffraction des rayons X cohérents appliquée à la physique du métal

Orateur : Soutenance de Thèse de Maxime DUPRAZ (SIMaP)

Les propriétés physiques à petite échelle de longueur diffèrent fortement de celles du matériau massif, typiquement en deçà du micromètre. Par exemple, la résistance mécanique augmente quand la taille diminue et de fort es contraintes résiduelles liés aux procédés d’élaboration sont présentes au sein de nanostructures. Il existe ainsi un besoin d’une meilleure compréhension de la relation entre la microstructure et les propriétés des matériaux aux échelles sub-micrométriques. La diffraction des rayons-X cohérents (CXD) est une technique émergente de synchrotron qui est très sensible aux champs de déformation et à la présence de défauts structuraux. En principe, une image 3D de la microstructure de l’échantillon peut-être obtenue à partir des données de diffraction cohérente. De plus , les rayons X cohérents peuvent être aussi utilisés pour l’imagerie par holographie de domaines/structures magnétiques. Ces deux techniques sont mises en pratique dans ces travaux de thèse. Tout d’abord, nous démontrons que la CXD permet d’identifier quantitativement dans l’espace réciproque tous les types de dislocations, dans le cas d’arrangements simples. Pour des structures plus complexes de défauts, la reconstruction numérique de la densité électronique et de la phase permet de déterminer leur nature et microstructure 3D. Ces deux méthodologies, i.e. l’analyse de la signature des défauts dans l’espace réciproque et la reconstruction dans l’es pace réel, sont appliquées au cours d’une expérience de déformation in situ d’une micro-cristallite d’or par nano-indentation. En s’appuyant sur les reconstructions 3D à différents stades de la sollicitation mécanique, la germination une boucle de dislocation prismatique est clairement identifiée. L’interaction entre les défauts germés et la déformation résiduelle dans la cristallite, conduit à une relaxation équivalente à un “recuit mécanique”. De plus la sensibilité de la technique est évaluée dans le cas d’interfaces (surface libre, mâcle, hétéro-épitaxie).L’holographie magnétique est utilisée pour déterminer les structures magnétiques dans des plots micrométriques de permalloy (FeNi) qui prennent la forme de vortex. De plus leur dynamique sous champ magnétique est résolue en temps (à la nanoseconde).

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