INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La plaque en mousse polymère comprend une pluralité de perforations disposées de manière périodique. Par « pluralité de perforations » on entend au moins deux perforations. Plus particulièrement, la plaque en mousse polymère peut comprendre deux, ou trois, ou au moins trois, ou quatre, ou au moins quatre, ou cinq, ou au moins cinq, ou six, ou au moins six, ou sept, ou au moins sept, ou huit, ou au moins huit, ou neuf, ou au moins neuf, ou dix, ou au moins dix, perforations disposées de manière périodique. Plus la plaque en mousse polymère comprend de perforations disposées de manière périodique, plus l’isolation acoustique du vitrage dans lequel le dispositif est présent est améliorée. De manière particulièrement préférée, la plaque en mousse polymère comprend au moins trois perforations, plus préférentiellement au moins quatre perforations, disposées de manière périodique.
La couche semi-conductrice 12 est constituée d’un matériau semi-conducteur comprenant du germanium (Ge) et de l’étain (Sn), tel que l’alliage germanium-étain (GeSn) ou l’alliage silicium-germanium-étain (SiGeSn). Elle peut être disposée sur une couche tampon en germanium 13, elle-même disposée sur un substrat en silicium 14. La couche tampon en germanium 13 et la couche semi-conductrice 12 ont par exemple été formées (successivement) par épitaxie sur un substrat 14 en silicium. Alternativement, la couche semi-conductrice 12 peut être épitaxiée directement sur un substrat en germanium.
La couche semi-conductrice 12 appartient de préférence à un dispositif semi-conducteur qui peut être un transistor à effet de champ (par exemple un MOSFET, TFET…), un photodétecteur (ex. un photodétecteur p-i-n), une diode électroluminescente (ex. une diode électroluminescente à hétérojonction) ou un laser (ex. un laser à pompage électrique et optique). Elle peut notamment former une couche active du dispositif semi-conducteur, telle qu’une couche de canal dans le cas d’un FET ou une couche d’émission ou de réception de rayonnement dans le cas des dispositifs optoélectroniques (photodétecteur, diode électroluminescente et laser). Le matériau de la couche semi-conductrice 12 présente un pourcentage atomique d’étain qui est avantageusement inférieur ou égal à 25 % (mais non nul), et de préférence compris entre 10 % et 15 % (pour obtenir un matériau semi-conducteur à gap direct).
D’une manière commune aux deux modes de réalisation, le procédé de formation de contact ohmique comprend une étape de dépôt physique en phase vapeur (ou PVD, pour « physical vapor deposition » en anglais) d’une couche en alliage de nickel-germanium (NiGe) 20 sur la couche semi-conductrice 12.
La couche de NiGe 20, électriquement conductrice, forme un contact ohmique avec la couche semi-conductrice 12 à base de GeSn, sans qu’il ne soit nécessaire d’accomplir un recuit pour initier une réaction chimique. Elle présente en outre l’avantage d’être stable thermiquement, contrairement à une couche composée de l’alliage intermétallique Ni(GeSn) et obtenue par réaction à l’état solide d’une couche de nickel. En particulier, lorsqu’elle est soumise à un traitement thermique (par exemple lors d’une étape ultérieure du procédé de fabrication du dispositif semi-conducteur), la couche de NiGe 20 ne connait pas les phénomènes de ségrégation ou d’agglomération du procédé de l’art antérieur. La morphologie et les phases cristallines de la couche de NiGe 20 n’évoluent pratiquement pas dans le temps. Ainsi, le contact ohmique NiGe/(Si)GeSn, de par sa stabilité thermodynamique, présente une meilleure résistance à l’intégration que le contact ohmique Ni(GeSn)/(Si)GeSn.
Dans le premier mode de mise en œuvre représenté par la , la couche de NiGe 20 est déposée par pulvérisation d’une unique cible 21 constituée de l’alliage NiGe. Un tel dépôt est particulièrement simple à mettre en œuvre. En revanche, il n’est pas possible de contrôler la stœchiométrie de la couche de NiGe 20, car celle-ci est fixée par la stœchiométrie de la cible 21. La cible de NiGe 21 comprend de préférence, en pourcentage atomique (at. %), 40 % à 60 % de germanium et 60 % à 40 % de nickel, et plus préférentiellement encore, 50 % de germanium et 50 % de nickel.
Dans le deuxième mode de mise en œuvre représenté par la , la couche de NiGe 20 est déposée par co-pulvérisation (ou pulvérisation simultanée) d’une première cible 22a constituée de nickel et d’une deuxième cible 22b constituée de germanium. Ce deuxième mode de mise en œuvre permet de contrôler facilement la composition de la couche de NiGe 20 déposée, en adaptant les paramètres de pulvérisation des deux cibles. Utiliser deux cibles est également plus avantageux en termes de coût, car la cible de Ni 22a et la cible de Ge 22b ne sont pas consommées à la même vitesse et se dégradent moins vite dans le temps qu’une unique cible de NiGe. En outre, cela permet une meilleure maitrise du procédé au fil du temps.
La technique de pulvérisation employée dans l’un ou l’autre de ces modes de mise en œuvre peut être la pulvérisation cathodique (en utilisant par exemple un plasma d’argon, comme représentée sur les figures 2-3) ou la pulvérisation par faisceau d’ions (ou IBD, pour « ion beam deposition » en anglais).
A titre d’exemple, la couche de NiGe 20 peut être déposée à une vitesse d’environ 0,25 nm/s par pulvérisation cathodique d’une unique cible de NiGe ( ) au moyen du réacteur de pulvérisation Alliance Concept CT200, dans les conditions suivantes : un débit d’argon de 50 sccm (abréviation de « Standard Cubic Centimeter per Minute » en anglais, soit le nombre de cm 3 de gaz s’écoulant par minute dans les conditions standard de pression et de température, i.e. à une température de 0 °C et une pression de 1013,25 hPa) ; une pression dans la chambre du réacteur égale à 2 mTorr, soit 0,267 Pa ; une puissance émise par le générateur DC du réacteur égale à 1000 W ; une vitesse de rotation du porte-substrat égale à 15 trs/min ; et une température de porte-substrat égale à 70 °C.
Une analyse par XRD (« X-Ray Diffraction » en anglais) de la couche de NiGe 20 déposée par pulvérisation a révélé la présence de quatre phases cristallines ((111), (112), (211) et (013)), autrement dit un état polycristallin.
La représente des mesures de la résistivité spécifique de contact pour trois séries d’échantillons de contact NiGe/GeSn : une première série d’échantillons pour laquelle le dépôt de la couche de NiGe 20 n’est pas suivi d’étape de recuit ; une deuxième série d’échantillons pour laquelle le dépôt de la couche de NiGe 20 est suivi d’une étape de recuit à 300 °C pendant 120 s ; et une troisième série d’échantillons pour laquelle le dépôt de la couche de NiGe 20 est suivi d’une étape de recuit à 350 °C pendant 120 s.
Ces mesures montrent que les contacts ohmiques NiGe/GeSn obtenus grâce au procédé de formation selon l’invention présentent une résistivité spécifique de contact comparable à celle des contacts Ni(GeSn)/GeSn et qu’en outre, cette résistivité spécifique de contact n’est que très légèrement améliorée par le recuit de la couche de NiGe à une température inférieure ou égale à 350 °C.
Ainsi, contrairement au procédé de formation par réaction à l’état solide de l’art antérieur, le procédé de formation selon l’invention peut être dépourvu d’étape de recuit après l’étape de PVD. Il est alors plus rapide (et moins couteux) à mettre en œuvre. Avantageusement, le procédé de formation selon l’invention ne comprend que l’étape de PVD (procédé en une seule étape).
Alternativement, la couche de NiGe 20 peut être soumise à un recuit à une température inférieure ou égale à 350 °C, afin d’améliorer de quelques pourcents la résistivité spécifique de contact.
Des techniques de PVD autres que les techniques de pulvérisation peuvent être employées pour former un contact ohmique NiGe sur la couche semi-conductrice 12. On peut citer à titre d’exemple les techniques d’évaporation, notamment l’évaporation thermique et l’évaporation par faisceau d’électrons (ou EBPVD, pour « electron beam PVD »). L’équipement d’évaporation peut comprendre un seul creuset contenant une source de NiGe (par exemple sous la forme de granulés ou billettes) ou deux creusets, l’un contenant une source de nickel et l’autre contenant une source de germanium.
La couche de NiGe 20 peut aussi être obtenue par un dépôt assisté par faisceau d’ions (ou IBAD, pour « ion beam-assisted deposition ») ou par ablation laser pulsé (ou PLD, pour « pulsed laser deposition »), en utilisant une unique cible de NiGe.
PROCEDE DE FABRICATION D’UNE STRUCTURE COMPRENANT UNE PLURALITE DE CAVITES ENTERREES DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention vise le domaine de la microélectronique et des microsystèmes électromécaniques. En particulier, la présente invention concerne un procédé de fabrication collective d’une pluralité de cavités enterrées au sein d’une structure comprenant un substrat support et une couche mince, les cavités étant confinées entre le substrat support et la couche mince.
On utilise typiquement un traitement thermique de trempe à une température comprise entre 1200°C et1240°C, de préférence proche de 1220°C, pendant 6 heures 30 minutes pour améliorer la qualité métallurgique d’une pièce issue du procédé de fabrication additive décrit ci-dessus. De manière illustrative et non limitative, la vitesse de montée en température est d’environ 10°C/min.
Ce traitement provoque la mise en solution de l’alliage et la précipitation de certains éléments, en particulier des carbures au niveau des joints des grains. Des telles carbures augmentent la tenue mécanique et la dureté du matériau. La durée est adaptée afin d’obtenir une précipitation légère et un état de post-traitement stable. Pendant le traitement, en outre de la précipitation des carbures, on provoque une rediffusion des éléments sein de la matrice, sans pour autant fusionner d’autres éléments ou des grains.
Ce traitement est suivi d’un refroidissement à température ambiante, par exemple à l’air. Par température ambiante, on comprend une température comprise dans les températures normales des locaux d'habitation, c'est-à-dire d'approximativement entre 15°C et 30°C. Un refroidissement rapide permet de fixer les éléments chimiques qui ont pu se diffuser à haute température dans leur position et d’améliorer la résistance élastique de l’alliage.
On peut par la suite appliquer un deuxième traitement thermique pour éliminer les tensions mécaniques restantes. Un tel traitement de détensionnement est typiquement réalisé à une température comprise entre 920°C et 960°C pendant 24 heures 1 heure, avec un refroidissement à l’air subséquent. Le traitement de détensionnement est optionnel et est surtout appliqué aux pièces présentant une épaisseur importante, ou à des pièces ayant subi une soudure pouvant provoquer d’autres tensions mécaniques et thermiques. Un tel traitement apporte un détensionnement pour des telles contraintes, ainsi que les contraintes se produisant lors de la fusion en raison du réarrangement atomique. En même temps, on évite l’apparition de précipitations ou un grossissement des grains. La structure métallurgique reste donc dans un état métastable.
La illustre les étapes principales du procédé de fabrication sous forme d’un ordinogramme. Pendant l’étape FA de fabrication additive, on répète de manière cyclique une étape FA1 de dépôt d’une couche de poudre et une étape FA2 de consolidation. Après finalisation de la fabrication additive FA, on procède au traitement thermique T1 de trempe. Par la suite de de manière optionnelle, on peut réaliser un traitement thermique T2 de détensionnement.
Pièce obtenue Au cours de la fabrication additive, le taux des éléments oxygène, azote et hydrogène est modifié en raison du contact des grains de la poudre avec l’atmosphère dans la machine de fabrication additive.
Le tableau 2 ci-dessous indique les quantités des différents éléments chimiques présents dans la pièce métallique fabriquée par LBM.
Elément [% en poids] Co Cr Ni W Ta C Zr Ti Fe Minimum Base 23.00 9.00 6.50 3.00 0.55 0.30 0.15 - Maximum 24.25 11.00 7.50 4.00 0.65 0.50 0.25 2.00 Elément [% en poids] Si Mn Cu S P B O N H Minimum - - - - - - - - - Maximum 0.30 0.10 0.10 0.015 0.015 0.010 0.030 0.030 0.0125
La illustre la structure métallurgique d’une pièce après un traitement thermique de trempe dans un plan parallèle aux couches déposées lors de la fabrication additive. La est une photographie de la structure métallurgique d’une telle pièce dans un plan perpendiculaire à une couche déposée lors de la fabrication additive. Les images sont des photographies en microscopie optique d’une pièce obtenues après un polissage mécanique et une attaque chimique dans le plan respectif. Le matériau présente aucune fissuration. La taille des grains dans la pièce est comprise entre 4 et 10 ASTM avec une moyenne de 6 ASTM, ce qui correspond à une qualité métallurgique adaptée aux pièces exposées aux conditions thermiques et mécaniques d’une turbomachine pour aéronef. A titre indicatif, 3 ASTM correspond à 127 µm, 5 ASTM à 63,5 µm et 11 ASTM à 7,9µm.
Le matériau présente une tenue en température jusqu’à 1050°C pour être utilisé à proximité d’une chambre de combustion dans une turbomachine. Le matériau présente une très bonne stabilité mécanique répondant aux exigences pour pièces de turbomachine exposées à une forte sollicitation mécanique. Une telle sollicitation pendant l’utilisation correspond à une résistance à la rupture Rm de 300MPa à 950°C et à une résistance à la rupture Rm de 1300MPa à 20°C avec une tolérance d’environ +/-50MPa. La valeur exigée de la limite élastique Rp02 est de 290MPa à 950°C et de 750MPa à 20°C avec une tolérance de +/-50MPa.
Concernant la tenue au fluage, le temps de rupture à 900°C à 140MPa doit être supérieur à 20h.
En outre, les pièces peuvent être soudées avec une bonne qualité de soudure.
Procédé de fabrication additive d’une pièce L’invention concerne le domaine de la fabrication additive.
La fabrication additive est de plus en plus usitée dans le domaine aéronautique et tend à remplacer le procédé historique de fonderie.
La méthode de réalisation de pièces par fabrication additive présente, en effet, de nombreux avantages en termes de propriétés mécaniques. La limite élastique est repoussée et la tenue en fatigue sur les matériaux polycristallins est améliorée. La taille de dendrites réalisées par fabrication additive est de l’ordre du micron alors qu’avec un procédé de fonderie, la taille de dendrites atteint une centaine de microns. Cela explique les avantages mécaniques conférés par la fabrication additive. En outre, l’absence de moule dans le cas de la fabrication additive autorise une réalisation de géométries plus complexes et avec un plus grand degré de liberté. Par fabrication additive, une fabrication de canaux internes est aussi plus aisée car ces canaux internes ne seront pas soumis à de fortes contraintes lors d’un démoulage, ce qui serait le cas avec un procédé de fonderie.
Le système est caractérisé en ce le fonctionnement de la station hydrologique et de ses sondes, de la ou des chaudières, de la ou des pompes thermiques, des moyens mécanisés et contrôlables d’adduction d’air frais, et/ou le transfert de chaleur est programmable et contrôlable par un ordinateur ou un appareil intelligent muni d’un logiciel informatique et relié aux différents éléments de contrôle de la serre via un réseau filaire ou non filaire tel que le WiFi ou Bluetooth.
La présente un premier diagramme général illustrant des modes préférentiels de l’invention ;
La présente un schéma d’une serre vue de face illustrant des modes préférentiels de l’invention ;
La présente un schéma d’une serre vue de côté illustrant des modes préférentiels de l’invention ; et
La présente un second diagramme général illustrant des modes préférentiels de l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION Selon un premier aspect, la présente invention concerne un système (1) de contrôle énergétique et hydrométrique d’une serre horticole, tel qu’illustré sur la . Préférentiellement, ce système est adapté pour une utilisation des serres dans régions au climat tempéré ou chaud.
Le système (1) comprend un premier réservoir (110) conçu pour contenir un premier fluide (F1) préalablement chauffé à une première température Te comprise entre environ 45 et 90 °C. Le premier fluide (F1) est chauffé soit à l’aide d’une ou plusieurs chaudières (120), de préférence, la ou les chaudières (120) sont alimentées par des énergies fossiles, tel que du gaz, électriques, de l’énergie issue de la biomasse, de l’énergie issue de la géothermique, ou un mélange de ces énergies ; soit à l’aide d’un échange thermique (160) avec une boucle de distribution (208) d’un deuxième fluide (F2) préalablement chauffé à une deuxième température à l’aide d’une ou plusieurs pompes à chaleur (220) alimentées à l’électricité et programmées pour produire de la chaleur. Le fluide (F1) peut aussi être chauffé par l’action combinée de ou des chaudières (120) et de l’échange thermique (160) avec la boucle de distribution (208). La premier réservoir (110) est relié fluidiquement à un ensemble de tuyaux de chauffe (130) installés dans la serre pour chauffer l’intérieur de celle-ci. Par exemple, de l’eau à environ 60 °C circule dans les tuyaux de chauffe (130). Le système (1) comprend aussi une autre réservoir (310) conçu pour contenir un troisième fluide (F3) préalablement refroidi à une température comprise entre environ 2 et 10 °C à l’aide de la ou des pompes à chaleur alimentées à l’électricité et programmées pour produire du froid. La boucle de distribution (208) et l’autre réservoir (310) étant reliés fluidiquement à un ensemble de radiateurs installés dans la serre pour chauffer ou refroidir l’intérieur de la serre.
Selon ce premier aspect, l’invention concerne aussi une méthode de contrôle énergétique et hydrométrique d’une serre horticole mettant en œuvre le système (1) tel que décrit ci-dessus. La méthode est caractérisée en ce qu’elle comprend les étapes suivantes: on mesure la température extérieure de la serre ( T ext ); i) quand la température extérieure T ext mesurée est inférieure à une température seuil (par exemple : T ext ≤ 10 °C), on chauffe l’intérieur de la serre via les tuyaux de chauffe alimentés par le premier fluide;
Selon un mode préférentiel, un transfert de chaleur peut être réalisé, au rythme des cycles diurnes et nocturnes, de la pile à basse température (300) vers la pile à moyenne température (200) pour maintenir la température du second fluide de la pile à moyenne température en utilisant la chaleur extraite de la pile froide (300). Par exemple, une pompe à chaleur de type eau-eau peut être utilisée. Une pompe à chaleur eau-eau permet en effet un transfert d’énergie entre la pile 3 °C et 45 °C, et ce à un énergétique très bas.
Selon le deuxième aspect, la présente invention concerne aussi une méthode de contrôle énergétique et hydrométrique d’une serre horticole, mettant en œuvre le système tel que décrit dans la présente demande et dans laquelle les points de consignes doivent être adaptés au climats et technologies utilisées sans si limiter. La méthode comprend les étapes suivantes:
iii) quand la température extérieure T ext mesurée est égale ou supérieure à une température utile de la serre, on refroidi l’intérieur de la serre à l’aide dudit ensemble de radiateurs (230) alimentée par le troisième fluide (F3).
Selon un mode préférentiel, le système (1) est caractérisé en ce que la boucle de distribution (208) est configurée pour chauffer le deuxième fluide (F2) à la deuxième température à la température Te quand la température extérieure à la serre est suffisamment haute pour n’utiliser que la ou des pompes à chaleur pour chauffer le premier fluide dans le premier réservoir et le second fluide de la boucle de distribution.
Selon un mode préférentiel, le système (1) peut comprendre en outre un second réservoir (210) conçu pour contenir le deuxième fluide préalablement chauffé à l’aide de la ou des pompes à chaleur (220), ledit échange thermique se faisant alors entre le premier et le second réservoir. Ce mode préférentiel sera décrit plus en détail dans la description qui suit du second aspect de l’invention illustré notamment sur la .
Ce premier aspect de l’invention présente les particularités suivantes. Il convient principalement aux régions ayant une demande en chauffage minimale (incluant le sud des États-Unis ou des pays comme le Mexique), mais sans s’y limiter. La source de froid provient de la boucle de distribution, de préférence avec comme second fluide du glycol, laquelle est accouplée aux pompes à chaleur ou autres sources réfrigérante. Dans certaines régions au climat chaud, le glycol pourra être remplacé par de l’eau. La source de chaleur provient de la chaudière et/ou de la boucle de distribution (ex. au glycol). Là encore, dans certaines régions au climat chaud, le glycol pourra être remplacé par de l’eau. De plus, dans certains cas, la chaudière sera non requise, ou seulement pour fin de sécurité ou pour générer du CO 2 (voir détails ci-après à ce sujet). Les boucles de distribution d’eaux chaudes peuvent toutes fonctionner dans une plage normale soit entre environ 45 °C et 90 °C sans y être limitée et de façon indépendante. Le lien énergétique entre la boucle de distribution et le premier réservoir est bidirectionnel, mais sans s’y contraindre. Les plages d’utilisations des différents systèmes sont modifiées et sont plus aléatoires car dans les régions chaudes le besoin en déshumidification peut avoir préséance sur tout le reste.
Selon un second aspect, la présente invention concerne un système (1) de contrôle énergétique et hydrométrique d’une serre horticole, tel qu’illustré sur la . Ce second aspect du système selon la présente invention peut être utilisé sous n’importe quel climat, en particulier des climats tempérés, continentaux ou nordiques plus froids.
Tel qu’illustrée sur la ou 4, le dioxyde de carbone - CO 2 – (150) produit par la combustion d’énergie fossile dans les chaudières (120) peut être capté et réutilisé, au moins en partie et selon sa qualité, pour alimenter les plantes de la serre qui absorberont ce CO 2 , diminuant ainsi la production de gaz à effet de serre (GES).
Selon un mode préféré de l’invention, le nombre utile de pompes à chaleur sera déterminé en fonction de différents paramètre structurels, tel que par exemple le volume de la serre, et du climat. De plus, de préférence, les pompes thermiques (220) peuvent être alimentées en électricité produite par des énergies alternatives (270) telles que l’énergie hydraulique, éolienne, solaire, géothermique, du biocarburant, de la biomasse ou un mélange de ces énergies. Là encore, l’utilisation d’énergie non-fossiles est possible par le fait que la quantité d’électricité nécessaire au fonctionnement des pompes à chaleur et le chauffage du second fluide entre environ 40 et 60 °C est inférieure à la quantité d’énergie nécessaire pour alimenter les chaudières (120) alimentant la première pile et produire un premier fluide à haute température.
Le dispositif d'abreuvement peut être doté de moyens de manutention ou de mobilité de type attelage à trois points classiques à tous les matériels agricoles, de fourreaux pour les fourches des chariots élévateurs, de points de préhension par sangles, cordes ou chaines.
D’autres moyens de mobilité sont envisageables, en dotant le dispositif d'abreuvement de roues ou équivalents facilitant son déplacement dans le cas de pâturage tournant.
Le dispositif d'abreuvement est auto-stable ce qui permet de le déposer sur les sols des pâturages sans avoir besoin de le fixer au sol. De manière courante les volumes d’eau contenus dans ses compartiments confèrent à l’ensemble une grande stabilité.
Lors de son déplacement d’un pâturage à un autre ou dans un bâtiment, le dispositif n’exige pas d’opération de démontage et de remontage.
La présente invention peut se décliner dans toutes les contenances envisageables, pouvant s’appliquer de manière individuelle pour chaque catégorie d’animaux visés, jusqu’à des capacités très grandes s’adressant à toutes tailles de troupeau, ce que ne permettent pas les dispositifs à auge unique pour plusieurs tailles d'animaux.