Etude de la croissance cristalline de type Kyropoulos

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Dans la présente thèse et afin de pouvoir améliorer la qualité des cristaux de saphir obtenus par la méthode Kyropoulos, nous avons mené des simulations numériques en utilisant la méthode des éléments finis dans laquelle nous nous intéressons à la modélisation des mécanismes affectant l'hydrodynamique du saphir liquide au sein du creuset, la thermique dans la chambre chaude de croissance et la thermo élasticité du cristal cultivé. Nous nous concentrons sur les différentes étapes du processus de croissance à savoir : l'étape avant la connexion du germe avec la surface libre du saphir fondu, ensuite à l'étape juste au contact avec la surface libre (début de germination) et enfin au cours de la formation du cristal (étape intermédiaire de la croissance). Nous y parvenons en étudiant l'effet géométrique des formes d'angle du creusetsur la convection naturelle du bain fondu et nous mettons en évidence les éléments d'information apportés par le chauffage résistif supplémentaire (placé au-dessous de la base du creuset)et la convection forcée générée par la rotation du cristal. En particulier, les champs de température et de vitesse dans un bain de Kyropoulos ainsi que la convexité de l'interface cristal-liquide sont calculés dans chaque configuration étudiée afin de choisir une forme appropriée du creuset en fonction des autres paramètres de contrôle qui régissent le processus de cristallisation. Une série de simulations dans différentes conditions a été également réalisée pour calculer les contraintes thermoélastiques tridimensionnelles (3D) dans le monocristal de saphir suivant l'orientation cristallographique basalec(0001) tout en mettant l'accent sur son aspect anisotrope.