Phase Transition in Vanadium Dioxide Induced by Friction

"Le dioxyde de vanadium (VO₂) est un matériau avec une transition de phase qui se passe vers une température de 68°C. C'est un matériau important qui a fait l'objet de nombreuses études au cours des dernières décennies, et plusieurs applications ont été démontrées en optique. À ce jour, les études ont trouvé que la transition de phase peut être induite par le chauffage ambiant; par courant électrique (l'effet Joule); par excitation optique, et par stress mécanique. Dans la présente thèse, nous démontrons que le frottement est une méthode alternative pour induire la transition de phase dans le VO₂. En effet, le flux thermique créé à l'interface entre le VO₂ et un matériau qui glisse peut être suffisant pour induire la transition de phase. Ainsi, nous avons pu mesurer l'effet du frottement sur les propriétés du VO₂, en particulier la résistivité (électrique) et la réflectance (optique). Le flux minimal détectable est de l'ordre de 1 mW/cm², ce qui ouvre la porte à d'intéressantes applications, comme la détection du glissement. Cependant, la majorité de données ont été faites avec la réflectance, et ce; pour deux raisons : la sensibilité est meilleure, et la fabrication plus facile pour des échantillons de haute qualité. Nous avons étudié et simulé théoriquement les principales variables qui affectent la transition de phase par frottement, comme la pression de frottement, la vitesse de glissement, le coefficient de frottement, la température d'opération et la conductivité thermique du substrat. Nous avons fait une modélisation de la diffusion de chaleur dans un échantillon pour voir les effets la température induite. Nous avons créé plusieurs échantillons sous forme de couches minces (environ 100 nm d'épaisseur) sur des substrats de verre et de saphir. En comparant le modèle avec les données expérimentales, nous avons trouvé une bonne corrélation. Par exemple, la théorie prédit que la réponse de la chaleur serait plus rapide pour le saphir. Avec les résultats expérimentaux, nous avons obtenu un temps caractéristique de relaxations pour le saphir qui est 75 fois plus rapide que le verre. Les travaux futurs possibles considéreront des matériaux comme le silicium pour augmenter la conductivité thermique et la diffusivité thermique et ainsi augmenter la rapidité. L'utilisation de faisceaux sondes polarisés du faisceau de sondes pourraient améliorer la sensibilité. Aussi, l'épaisseur de la couche de VO₂ et l'angle d'incidence du faisceau sonde pourraient être optimisés. Pour les applications, la méthode de détection par résistivité électrique pourrait permettre un design tout-électronique de capteur capable de mesurer les petits mouvements de glissement. Enfin, un nouvelle méthode pour mesurer les coefficients de frottement sans directement mesurer la force de frottement pourrait découler de cette recherche."--Résumé.

Name thesis:degree_name

Maîtrise ès sciences (physique)

Level thesis:degree_level

2e cycle

Discipline thesis:degree_discipline

Faculté des sciences

Grantor dc:publisher

Université de Moncton

Year dc:date.issued

2019

Author dc:creator

• Hogan, Ryan

Advisor dc:contributor.advisor

• Haché, Alain

• Vanadium
• Composés
• Coefficient de frottement (Mécanique des fluides)
• Propriétés
• Couches minces
• Propriétés thermiques
• Oxydes de métaux de transition

Statement dc:rights

• Author

Language dc:language.iso

iso639-2b, fre

Dc Identifier Other

umir:2287

OAI identifier oai:identifier

oai:umoncton.scholaris.ca:20.500.14658/8125