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1. Wang, Xudong. Numerical modelling of silver particle sintering at nano- and micro-scale : investigation of the physical mechanisms and effects of the process parameters : Modélisation numérique du frittage de particules d'argent aux échelles nano- et micrométriques : étude des mécanismes physiques en jeu et effets des paramètres de process.

Degree: Docteur es, Physique, 2020, université Paris-Saclay

Le frittage des particules d'argent est simulé à plusieurs échelles avec différentes approches numériques. La méthode de la dynamique moléculaire est utilisée pour effectuer les calculs à l'échelle nanométrique. Les modèles composés de particules d'argent de taille nanométrique sont frittés dans diverses conditions. Ensuite, les propriétés mécaniques des structures poreuses produites sont analysées qualitativement par rapport aux paramètres du processus. Dans la deuxième partie, un processus de fabrication similaire est mis en œuvre avec des modèles à micro-échelle. Les simulations sont faites en implémentant dans le programme Surface Evolver avec les mécanismes physiques pertinents. Le frittage à température modérée implique la diffusion en surface et la diffusion au joint de grain. Le comportement de frittage prévu est ensuite discuté sur la base non seulement du modèle de base tel que la paire de particules de taille égale ou inégale, mais également de trois cellules unitaires spécifiques avec le taux de porosité initial différent. Enfin, une application pour le frittage à haute température est présentée en se concentrant sur le mécanisme de diffusion évaporation-condensation.

The sintering of silver particles is simulated at several scales with different numerical approaches. The Molecular Dynamics method is used to carry out the nanoscale calculations. Models composed by silver particles of nanometric size are sintered under various conditions. Then, the mechanical properties of the produced porous structure are analyzed qualitatively with respect to the process parameters. In the second part, similar fabrication process is implemented with microscale models. Simulations are made by implementing in the Surface Evolver program with the relevant physical mechanisms. Sintering at moderate temperature involves surface diffusion and grain boundary diffusion. The predicted sintering behavior is then discussed based on not only the basic model such as equal-size or unequal-size pair of particles, but also three specific tetragonal unit cells with different initial porosity rate. At last, an application for sintering at high temperature is presented by focusing on the evaporation-condensation diffusion mechanism.

Advisors/Committee Members: Benabou, Lahouari (thesis director).

Subjects/Keywords: Simulation; Frittage; Particule d'argent; Dynamique Moléculaire; Surface Evolver; Echelle nano/micro; Simulation; Sintering; Silver particle; Molecular Dynamics; Surface Evolver; Nano/micro scale; 671.373

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APA (6th Edition):

Wang, X. (2020). Numerical modelling of silver particle sintering at nano- and micro-scale : investigation of the physical mechanisms and effects of the process parameters : Modélisation numérique du frittage de particules d'argent aux échelles nano- et micrométriques : étude des mécanismes physiques en jeu et effets des paramètres de process. (Doctoral Dissertation). université Paris-Saclay. Retrieved from http://www.theses.fr/2020UPASV030

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Wang, Xudong. “Numerical modelling of silver particle sintering at nano- and micro-scale : investigation of the physical mechanisms and effects of the process parameters : Modélisation numérique du frittage de particules d'argent aux échelles nano- et micrométriques : étude des mécanismes physiques en jeu et effets des paramètres de process.” 2020. Doctoral Dissertation, université Paris-Saclay. Accessed April 16, 2021. http://www.theses.fr/2020UPASV030.

MLA Handbook (7th Edition):

Wang, Xudong. “Numerical modelling of silver particle sintering at nano- and micro-scale : investigation of the physical mechanisms and effects of the process parameters : Modélisation numérique du frittage de particules d'argent aux échelles nano- et micrométriques : étude des mécanismes physiques en jeu et effets des paramètres de process.” 2020. Web. 16 Apr 2021.

Vancouver:

Wang X. Numerical modelling of silver particle sintering at nano- and micro-scale : investigation of the physical mechanisms and effects of the process parameters : Modélisation numérique du frittage de particules d'argent aux échelles nano- et micrométriques : étude des mécanismes physiques en jeu et effets des paramètres de process. [Internet] [Doctoral dissertation]. université Paris-Saclay; 2020. [cited 2021 Apr 16]. Available from: http://www.theses.fr/2020UPASV030.

Council of Science Editors:

Wang X. Numerical modelling of silver particle sintering at nano- and micro-scale : investigation of the physical mechanisms and effects of the process parameters : Modélisation numérique du frittage de particules d'argent aux échelles nano- et micrométriques : étude des mécanismes physiques en jeu et effets des paramètres de process. [Doctoral Dissertation]. université Paris-Saclay; 2020. Available from: http://www.theses.fr/2020UPASV030

2. Jaber, Wassim. Phonon heat conduction probed by means of an electro-thermal method involving deposited micro and nanowires : Conduction de la chaleur au phonon sondée au moyen d'une méthode électrothermique impliquant des micro et nanofils déposés.

Degree: Docteur es, Thermique, 2016, Lyon

The context of this PhD is the reduction of sizes involved in material development and the confinement of heat in modern devices, which are known to lead to the apparition of hot spots. The goal is to investigate heat conduction from micro- to nanoscale wide Joule-heated wires standing on flat layered materials. A particular focus is given to the analysis of phonon heat dissipation when departing from the well-known Fourier diffusive conduction and entering the ballistic regime. The manuscript starts with a summary of the main observed effects on the effective thermal conductivity in nanoscale materials, especially in light of the values of thermallyaveraged phonon mean free paths and the associated Knudsen number. Then the advantages and drawbacks of various measurement techniques are discussed. The analysis of the experimental configuration requires 2D analytical and 3D finite-element method based numerical studies of diffusive heat conduction from a finite source into a medium. Limitations of the 3! method due to wire length, substrate geometry and thin oxide layers are highlighted. The electro-thermal setup developed and the procedure used to deposit the devices on top of the samples are then detailed. A set of well-known materials with mean free path ranging from few nanometers to hundreds of nanometers is characterized with microwires. The thermal conduction properties of multilayer materials are investigated. Heat dissipation from finite sources on top of silicon substrates is then measured as a function of temperature. The mean free path is known to become large when temperature decreases. As a result, this configuration provides clues for understanding heat conduction from ballistic sources. The observed behavior is very different from the one predicted by Fourier’s law and shows a strong reduction of the dissipation. It is found that the results are comparable to earlier measurements involving ridges. They are analyzed with various levels of approximations of predictions using the Boltzmann transport equation. The results obtained may be useful in many fields, in particular for electronics and thermoelectric designs.

Le contexte de ce doctorat est la réduction des tailles impliquées dans le développement des matériaux et le confinement de la chaleur dans les dispositifs modernes, qui sont connus pour conduire à l'apparition de points chauds. L'objectif est d'étudier la conduction de la chaleur à partir de fils chauffés par Joule à l'échelle nanométrique et à l'échelle nanométrique, reposant sur des matériaux à couches planes. Une attention particulière est accordée à l'analyse de la dissipation thermique des phonons en partant de la conduction de Fourier bien connue et en entrant dans le régime balistique. Le manuscrit commence par un résumé des principaux effets observés sur la conductivité thermique effective dans les matériaux à l'échelle nanométrique, en particulier à la lumière des valeurs des voies libres moyennes des phonons et du nombre de Knudsen associé. Ensuite, les avantages et les…

Advisors/Committee Members: Chapuis, Pierre-Olivier (thesis director), Vaillon, Rodolphe (thesis director).

Subjects/Keywords: Conduction thermique à l'échelle nanométrique; Conductivité thermique; Transfert de chaleur; Transfert de chaleur aux micro- et nano-Échelles; Echelle nanométrique; Echelle microscopique; Technique électrique quatre sondes; Conduction chaleur de phonon; Nanoscale heat conduction; Thermal conductivity; Heat transfert; Heat transfer at micro and nanoscales; Nanoscale scale; Microscopic scale; Electrical technology four sensors; Phonon heat conduction; 536.230 72

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APA (6th Edition):

Jaber, W. (2016). Phonon heat conduction probed by means of an electro-thermal method involving deposited micro and nanowires : Conduction de la chaleur au phonon sondée au moyen d'une méthode électrothermique impliquant des micro et nanofils déposés. (Doctoral Dissertation). Lyon. Retrieved from http://www.theses.fr/2016LYSEI109

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Jaber, Wassim. “Phonon heat conduction probed by means of an electro-thermal method involving deposited micro and nanowires : Conduction de la chaleur au phonon sondée au moyen d'une méthode électrothermique impliquant des micro et nanofils déposés.” 2016. Doctoral Dissertation, Lyon. Accessed April 16, 2021. http://www.theses.fr/2016LYSEI109.

MLA Handbook (7th Edition):

Jaber, Wassim. “Phonon heat conduction probed by means of an electro-thermal method involving deposited micro and nanowires : Conduction de la chaleur au phonon sondée au moyen d'une méthode électrothermique impliquant des micro et nanofils déposés.” 2016. Web. 16 Apr 2021.

Vancouver:

Jaber W. Phonon heat conduction probed by means of an electro-thermal method involving deposited micro and nanowires : Conduction de la chaleur au phonon sondée au moyen d'une méthode électrothermique impliquant des micro et nanofils déposés. [Internet] [Doctoral dissertation]. Lyon; 2016. [cited 2021 Apr 16]. Available from: http://www.theses.fr/2016LYSEI109.

Council of Science Editors:

Jaber W. Phonon heat conduction probed by means of an electro-thermal method involving deposited micro and nanowires : Conduction de la chaleur au phonon sondée au moyen d'une méthode électrothermique impliquant des micro et nanofils déposés. [Doctoral Dissertation]. Lyon; 2016. Available from: http://www.theses.fr/2016LYSEI109

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