Etude des mécanismes de recristallisation du carbure de silicium polycristallin // study of the recrystallization mechanisms of polycrystalline silicon carbide

Topic description

Cette thèse porte sur l'étude des mécanismes de recristallisation du carbure de silicium (SiC) polycristallin, un matériau stratégique pour des applications exigeantes grâce à ses propriétés mécaniques, thermiques et électroniques exceptionnelles. Le processus de recristallisation, activé par des traitements thermiques à très haute température (jusqu'à °C), permet d'améliorer significativement les performances du SiC. Cependant, les mécanismes fondamentaux régissant ce phénomène — notamment l'impact de la microstructure initiale (comme les joints de grains, les macles, les dislocations ou les défauts ponctuels), du dopage à l'azote (utilisé pour ajuster la résistivité), et des conditions de traitement (atmosphère, durée, température) — restent mal compris. Une compréhension fine de ces mécanismes est essentielle pour optimiser les procédés de recuit et concevoir des matériaux SiC polycristallins aux performances sur mesures. Cette thèse propose une approche intégrée, alliant caractérisations multi-échelles (EBSD, MET-ASTAR, diffraction X au synchrotron), traitements thermiques à très haute température, et modélisation cinétique pour élucider ces mécanismes. Les résultats visent à optimiser les procédés de recuit en corrélant les évolutions microstructurales avec les propriétés électriques et mécaniques du SiC.
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This thesis focuses on studying the recrystallization mechanisms of polycrystalline silicon carbide (SiC), a strategic material for demanding applications due to its exceptional mechanical, thermal, and electronic properties. The recrystallization process, activated by very high-temperature thermal treatments (up to °C), significantly enhances the performance of SiC. However, the fundamental mechanisms governing this phenomenon—particularly the influence of the initial microstructure (such as grain boundaries, twins, dislocations, or point defects), nitrogen doping (used to adjust resistivity), and treatment conditions (atmosphere, duration, temperature)—remain poorly understood.
A detailed understanding of these mechanisms is essential for optimizing annealing processes and designing tailored, high-performance polycrystalline SiC materials. This thesis adopts an integrated approach, combining multi-scale characterizations (EBSD, MET-ASTAR, synchrotron X-ray diffraction), very high-temperature thermal treatments, and kinetic modeling to elucidate these mechanisms. The results aim to optimize annealing processes by correlating microstructural evolution with the electrical and mechanical properties of SiC.
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Début de la thèse : 01/10/

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Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

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