Dissertations / Theses on the topic 'Autoassemblage à basse température'

A température ambiante, la plupart des monocouches constituées de molécules formées de chaînes alcanes présentent des phases caractérisées par la rotation des chaînes autour de leur axe moléculaire. Afin d'obtenir un ordre cristallin, il est impératif de réduire l'énergie du système. De nouvelles sous-phases liquides utilisant des agents cryoprotectifs permettent d'accéder à des températures plus faibles que la température de glace de l'eau. Les monocouches de surfactants tels que les acides gras ou les phospholipides ont été préparées à volume et pression surfacique constants. L'étude de la stabilité des films par refroidissement a été effectuée par des isothermes de Langmuir et GIXOS et celle de l'ordre dans le plan par GIXD. Les molécules adoptent des phases cristallines qui sont induites par un processus d'autoassemblage d'origine exclusivement entropique et dont la densité de compactage est similaire à celle d'un monocristal à trois dimensions. La technique d'XPCS a enfin été employée pour relier la dynamique de surface du système étudié à la formation des phases cristallines.

A température ambiante, la plupart des monocouches constituées de molécules formées de chaînes alcanes présentent des phases caractérisées par la rotation des chaînes autour de leur axe moléculaire. Afin d’obtenir un ordre cristallin, il est impératif de réduire l’énergie du système. De nouvelles sous-phases liquides utilisant des agents cryoprotectifs permettent d’accéder à des températures plus faibles que la température de glace de l’eau. Les monocouches de surfactants tels que les acides gras ou les phospholipides ont été préparées à volume et pression surfacique constants. L'étude de la stabilité des films par refroidissement a été effectuée par des isothermes de Langmuir et GIXOS et celle de l’ordre dans le plan par GIXD. Les molécules adoptent des phases cristallines qui sont induites par un processus d’autoassemblage d’origine exclusivement entropique et dont la densité de compactage est similaire à celle d’un monocristal à trois dimensions. La technique d’XPCS a enfin été employée pour relier la dynamique de surface du système étudié à la formation des phases cristallines
At ambient temperature monolayer phases of most alkane chain molecules exhibit phases, characterised by the rotation of the chain around the molecular axis. Consequently, these phases are only weakly ordered rather than crystalline. In order to achieve crystalline ordering, the energy of the system needs to be reduced. New cryo-protective liquid subphases extend the accessible range to much lower temperatures than the freezing threshold of water. Monolayers of common surfactants like fatty acids and phospholipids were prepared under constant volume/constant surface pressure conditions and their phase behaviour was studied upon cooling. First insights into film stability and evolution upon cooling were achieved by Langmuir isotherms and GIXOS, while the in-plane ordering was investigated by GIXD. The molecules were found to adapt crystalline phases by a purely entropy driven self-assembly process, reaching packing densities similar to three dimensional single crystals. The evolution of the structure parameters compare to those of bulk alkanes undergoing the rotator-crystalline phase transition. XPCS was employed to relate the surface dynamics of the system to the appearance of crystalline phases. The phase transition was found to be accompanied by a change of the dynamics from propagating to overdamped capillary waves

Cette thèse a été centrée sur l’étude de la formation d’une phase martensitique dans les aciersFe-Ni-C et sur la diffusion des atomes de carbone dans cette phase à basse température. Lamodélisation à l’échelle atomique a été utilisée. Pour décrire ces phénomènes, deux approchesont été développées: un modèle discret basé sur la théorie de la fonction de densité atomique(ADF) et une approche quasiparticulaire basée sur la théorie atomique de Fratons (AFT). Dansun premier temps, pour montrer l’universalité de notre approche, nous avons appliqué l'AFTpour modéliser la cinétique d'auto-assemblage des atomes initialement désordonnés à desstructures ordonnées complexes. Cette approche a ensuite été appliquée à l'étude detransformation austénite/martensite. Il a été montré que le germe de martensite se développecomme agrégat multivariant dans la matrice austénitique. En utilisant des figures de pôles etdes diagrammes de diffraction simulés, ces variants ont été identifiés et comparés aux donnéesexpérimentales. La diffusion du carbone dans la phase de martensite a été étudiée en utilisantla théorie ADF. Deux systèmes avec différentes propriétés élastiques, Fe-C et Fe-Ni-C, ont étéconsidérés. Il a été montré qu’au cours du premier stade de vieillissement, les atomes decarbone subissent une décomposition spinodale sur les interstices octaédriques du réseautétragonal centré de martensite et forment les zones riches en carbone. Ensuite, la morphologie«tweed-like» des zones riches en carbone est développée. Les résultats des simulations sontun bon accord avec les images expérimentales obtenues par sonde atomique tomographique.La relation entre une mise en ordre de Zener et la concentration des zones riches en carbone aété discutée
This thesis examines the formation of martensite in Fe-Ni-C steels and the diffusion of carbonatoms in this phase at low temperatures. To achieve this goal the atomistic modeling have beenused. To describe these phenomena two different approaches were developed: a discretemodel based on the Atomic Density Function (ADF) theory and the quasiparticle approachesbased on the Atomic Fraton Theory (AFT). First, the AFT was tested to model a self-assemblykinetics of initially disordered systems to three different classes of ordered one: singlecomponent crystals with fcc and diamond structures, two component crystals with zinc-blendstructure, and polymers with single-strand and double-stranded helixes structures. Then thisapproach was applied to model austenite/martensite transformation. It was shown thatmartensite nucleus grows as multivariant aggregate in austenite matrix. Using pole figures andsimulated diffraction patterns these variants were identified and compared with the experimentaldata. The carbon diffusion in martensite phase was studied using ADF theory. Two systemswith the different elastic properties corresponding to the Fe-C and Fe-Ni-C systems wereconsidered. It was shown that during a first stage of aging the carbon atoms undergo a spinodaldecomposition on the octahedral interstices of bcc lattice and form the carbon-rich zones. Then"tweed-like" morphology of carbon-rich zones is developed. The simulations results are a goodagreement with experimental images obtained by atom probe tomography. The relationbetween Zener ordering and the concentration of carbon reach zones is discussed

Les apatites me#1#0(xo#4)#6y#2 presentent un grand interet dans divers domaines : aussi bien dans les biomateriaux comme substitut osseux, que dans le stockage des dechets radioactifs comme matrice de conditionnement. Generalement, la preparation de pieces massives en apatite est effectuee a partir d'apatite pulverulente frittee a haute temperature (t<1000c). Le chapitre i est consacre a des rappels de base sur les phosphates de calcium, les ciments, les biomateriaux et les dechets radioactifs. Le chapitre ii decrit une methode permettant l'obtention de pieces massives a basse temperature (a partir de 150c). La synthese de ces ceramiques est effectuee a partir d'un melange compacte de trois phosphates de calcium qui reagit en conditions hydrothermales pour former un materiau massif, constitue d'hydroxyapatite. Ces travaux montrent les effets du rapport entre les phosphates de calcium initiaux, de la pression de compactage de la poudre et de la temperature d'evolution sur les valeurs de resistance a la compression des ceramiques. Dans le chapitre iii, nous nous interessons au conditionnement du cesium, issu des reacteurs nucleaires, dans les ceramiques basse temperature. Ces travaux concernent dans un premier temps l'etude de la sorption du cesium, sous forme ionisee dans une solution aqueuse, sur un phosphate de zirconium solide : le phozir (zr(hpo#4)#2, 1,5 h#2o). Dans un deuxieme temps, l'insertion du phozir contenant le cesium dans une ceramique basse temperature a ete realisee. Le dernier chapitre est consacre a la synthese d'apatites, autres que l'hydroxyapatite, par la methode decrite dans le chapitre ii. Nous nous sommes interesses a la synthese de fluorapatite et de britholites (apatites contenant des groupements silicates) avec des terres rares.

Le frottement interne et le module d'young a basse frequence d'aerogels de silice de faible densite sont mesures par la methode de la lame vibrante encastree entre 100 mk et 80 k. Les resultats sont proches de ceux de la silicice vitreuse, en l'absence d'helium adsorbe, et sont interpretes en termes de systeme a deux niveaux. L'adsorption d'helium modidie notablement les resultats

Les principaux enjeux de la fabrication de pièces en matériaux composites (coût, temps de fabrication, performances,...) sont intimement liés aux moyens de mise en oeuvre, principalement les autoclaves; qui engendrent non seulement des coûts très élevés en termes d'installation et d'entretien, mais limitent également les cadences de production à cause de la longueur des cycles. Afin de réduire cette dépendance, des procédés de fabrication hors autoclave ont été envisagés (Quickstep, Roctool, VARTM, VBO...) entrainant par conséquent des modifications dans la conception des matériaux destinés à ces procédés (cinétique, rhéologie, façon dont sont imprégnées les fibres...). Afin de limiter les changements en termes de procédé de fabrication, de matières premières, de produits d'environnement et de conditions de mise en oeuvre, c'est sur le procédé Vacuum Bag Only que porte cette étude. Plusieurs développement de semi-produits ces dernières années ont permis d'augmenter la robustesse de ce procédé de fabrication, palliant ainsi à cette absence de pression externe durant la cuisson en étuve. Il reste toutefois à démontrer la viabilité de ces produits par rapport à leur mise en oeuvre, à comprendre les mécanismes d'extraction de l'air et à estimer les propriétés mécaniques atteignables par rapport à leur équivalent autoclave
The main issues concerning composite part manufacturing (cost, manufacturing time, mechanical performances, etc.) are closely linked to the means of curing, mainly autoclaves; which do not only generate very high installation and maintenance costs, but also limit production rates because of the length of the cycles. In order to reduce this dependence, non-autoclave manufacturing processes have been envisaged (Quickstep, Roctool, VARTM, VBO ...) therefore leading to modifications in the design of the materials intended for these processes (including kinetics, rheology, fiber impregnation methods). In order to limit the changes in terms of manufacturing process, raw materials, environment products and implementation conditions, this study is based on the Vacuum Bag Only process. Several semi-product developments in recent years have made it possible to increase the robustness of this manufacturing process, thereby overcoming the lack of external pressure during an oven cure. However, the viability of these products in relation to their implementation still needs to be demonstrated, as well as the understanding of the air removal mechanisms and the estimation of the achievable mechanical properties compared to their autoclave counterpart

Cette thèse, centrée sur l'étude des hydrures métalliques (Pd, Ni, Nb, Al, Ag) créés par implantation ionique à froid (15K), peut être divisée en deux parties: I) L'étude in-situ par microscopie électronique en transmission des propriétés structurales de ces hydrures montre que: i) Dans tous les systèmes et jusqu'à H/M ᷉1,0 (M: Métal) la structure de la matrice est préservée malgré la présence de nombreux défauts induits par implantation. En outre, les hydrures implantés sont monophasés, à l'opposé des hydrures obtenus par des méthodes hermodynamiques. Nous montrons que l'absence de la séparation de phase est surtout liée aux effets de l'implantation (contraintes et désordres induits); ii)Dans les systèmes exothermiques (Pd-H, Nb-H)ou légèrement endothermique (Ni-B), le paramètre de maille de l'hydrure implanté varie linéairement avec H/M. Mais dans les systèmes fortement endothermiques (A1-H et Ag-H), on montre qu'il se produit une saturation de l'augmentation du paramètre de maille (< 1% pour A1-H et 1,5% pour Ag-H). En reliant ce résultat avec des études en résistivité, nous montrons qu'il existe une limite de solubilité de H dans A1 et Ag (H/M a 0,4 et 0,6 respectivement)même par implantation à 15K; iii) On observe une déformation de l'échantillon pendant implantation à 15 K (A1-H)ou par recuit (Ag-H). L'étude du mécanisme de déformation dans le cas de Ag-H montre que la formation de cloques dans un film mince de Ag est liée à une précipitation brutale des atomes H dissous dans le réseau de la matrice sous forme de bulles surpressurisées. II) Des calculs théoriques sur la structure électronique du dihydrure A1H2 et ses propriétés supraconductrices ont été menés avec une augmentation nulle du paramètre de maille. Le facteur de la contribution électronique ɳ de la constante du couplage électron-phonon est évalué dans le formalisme de McMillan. Ïla (aux sites de H) est 1,78 eV/Ȧ2, qui est supérieur à celui obtenu précédemment pour le même dihydrure mais avec une augmentation du paramètre de maille plus large. Quant à ɳA1 (au site de A1), on trouve une diminution de 20% par rapport à l'aluminium pur.

Les travaux présents ici portent sur l’étude et la prospection de matériaux ferroiques. Cette étude consiste en une approche revêtant plusieurs aspects que sont la chimie du solide, la physique du solide et la science des matériaux. Deux parties sont développées, avec deux approches différentes. La première se concentre sur les liens entre composition/structure/propriétés dans des matériaux de la famille des TTB dérives de Ba2NdFeNb4O15 à travers l’étude de solutions solides à base de Li et l’étude de l’impact des différents paramètres de synthèse sur la nature de l’anomalie diélectrique mesurées sur pastilles densifiées. La mise en évidence de modulation structurale dans cette famille de matériaux semble être en lien direct avec l’observation des variations de propriétés diélectriques. L’utilisation de diffraction électronique notamment permet la mise en évidence de ces modulations structurales et leur évolution en température. Dans une seconde partie, l’approche consiste à utiliser le Spark Plasma Sintering (SPS) comme technique de densification pour des matériaux dits “fragiles” mais aussi d’explorer des propriétés diélectriques jusqu’alors inaccessibles, sur matériaux massifs. Le développement de la technique SPS à basse température permet ainsi non seulement de densifier à basse température des matériaux fragiles, mais aussi d’obtenir des phases inaccessibles dans des conditions de températures similaires par traitement thermique conventionnel. De même, l’obtention de céramique moléculaire de très haute densité a pu être réalisée, malgré des températures de décomposition extrêmement faible (100 ˚C)
The present work focuses on the prospection and understanding study of ferroic materials. It consists in a multiple aspect approach, including materials chemistry, materials physics and materials processing. Two parts compose this work, with two different approaches. The first one focuses on the links between composition, structure and properties in materials belonging to the TTB family, more specifically derived from Ba2NdFeNb4O15, through the exploration of Li containing solid solutions, and the impact of synthesis parameters on measured dielectric anomalies on dense samples. The observation of structural modulation in these materials seems to be closely related to the observation of dielectric anomalies variations. Using electron diffraction techniques allowed the evidence of such anomalies and the following of their thermal evolution. In a second part, the approach consists in using Spark Plasma Sintering (SPS) as a densification technique for so called “fragile” materials but also explore dielectric properties impossible to experimentally measure thus far. Developing low temperature SPS technique not only allows to densify ceramics at low temperatures fragile materials, but also to obtain inaccessible phases in similar temperature conditions using conventional thermal treatments. Moreover, sintering of molecular ceramic at very high density was possible, even if its decomposition temperature is extremely low (100 ˚C)

Nous proposons une methode de nitruration superficielle a basse temperature de films minces de silice par silicium (100). La nitruration superficielle est realisee en irradiant la surface de la silice avec des electrons de basse energie (3 ev-300 ev) en presence d'une faible pression d'ammoniac (p#n#h#310###4 mbar). Grace aux differentes analyses physico-chimiques de surface et de volume: aes, erosion ionique, spectroscopie de masse d'ions secondaires, spectrometrie ir-ft, nous avons pu mettre en evidence la realite de la nitruration et suivre la distribution de concentration d'azote dependant de l'energie des electrons incidents utilises pour la reaction de la densite de courant et de la pression du gaz d'ammoniac. Les mesures electriques entreprises par la methode de sonde a mercure revelent l'effet benefique d'un recuit h#2 post-nitruration (450c), reduisant la concentration des pieges crees sous irradiation. Cette etape une fois franchie, nous avons pu decoupler l'influence des parametres temperature (700c950c) et irradiation d'electrons de 3 ev rencontres dans un plasma faiblement ionise du reacteur uranos-cnet meylan. Ces electrons engendrent un taux de nitruration superficielle non negligeable meme a la temperature ambiante. L'elevation de la temperature (<950c) de l'echantillon active la reaction superficielle de ces electrons de faible energie avec la surface de sio#2 et favorise la migration de l'azote vers l'interface. Ces resultats nous ont permis de comprendre le role joue par les electrons de faible energie dans la reaction de nitruration plasma et le mecanisme de nitruration sous faisceau d'electrons de basse energie

Plusieurs catégories de MEMS nécessitent un environnement sous vide pour fonctionner de manière optimale, tel le micro-bolomètre. Le fonctionnement optimal de ce détecteur, à la base des imageurs infrarouge non refroidis, nécessite qu’il soit thermiquement isolé, et donc qu’il évolue dans une atmosphère raréfiée (< 10-2 mbar). Le maintien sous vide d’une matrice bolométrique durant la durée de vie d'une dizaine d’années du composant est réalisé par une encapsulation dans un boîtier de très faible volume (de 0,5 à 30 µL).Cette encapsulation sous vide fait appel à deux techniques complémentaires : le scellement hermétique sous vide et l’intégration d’un dispositif d’absorption du gaz dans la cavité, appelé getter. La technique de scellement donnant un joint de scellement suffisamment hermétique (<10-14 atm.cm3.s-1) est la soudure métallique. Le getter est un film mince métallique à base de métaux de transition. Il acquiert une activité de sorption lorsqu’il est chauffé.Les procédés d’encapsulation sous vide de l’état de l’art permettent l’encapsulation de micro-bolomètres à des températures de 300°C. Mais il est fort probable que les futurs matériaux micro-bolométriques en cours de développement ne supporteront pas des températures de recuit supérieures à 280°C. Leur encapsulation demande donc la mise à disposition d’un nouveau procédé de scellement sous vide à plus basse température et d’un nouveau film getter s’activant aussi à basse température.Ces deux techniques ont par conséquent été développées, au moyen de caractérisations en laboratoire et de tests sur composants industriels
Some kinds of MEMS like micro-bolometers require vacuum to operate optimally. This IR sensor is the cornerstone for uncooled infrared detection. Its best sensing capacity is achieved by thermal insulation, which is realized by placing it under vacuum (< 10-2 mbar). The vacuum is maintained throughout the camera lifetime thanks to a microvolume packaging (0.5 to 30 µL).The MEMS vacuum packaging implies the combination of two complementary technical solutions: first hermetic sealing, then getter device integration absorbing internal gas. The sealing technique retained (which enables leak rate <10-14 atm.cm3.s-1) is the metallic bonding. The getter is a thin transition metal film. When activated by an annealing, its surface traps gaseous molecules. The sorption process of the getter is ideally activated during the sealing process of the bonding.The typical temperature packaging process for micro-bolometers is 300°C. It is expected that sensibility of new types of micro-bolometers materials will be degraded if they are exposed to temperatures higher than 280°C. Consequently, their encapsulation require the elaboration of a new low temperature packaging technology.Such a technology has been developed based on experimental studies in laboratory and tests under industrial conditions

Il est apparu recemment que la turbulence accessible a l'experience pouvait ne pas avoir atteint, meme aux plus grand nombres de reynolds (re), un regime ultime (reynolds infini) qui avait jusque-la fait l'objet de predictions theoriques. L'experience presentee ici est un jet d'helium gazeux a 4,2 k. A cette temperature proche de la temperature critique, modifier la pression du fluide permet de faire varier la viscosite, et donc le reynolds sur une large gamme (re=10#3 a 10#5) sans que la geometrie de l'ecoulement ne soit modifiee. Nous mesurons avec une haute resolution statistique les fluctuations de vitesse dans cet ecoulement grace a un anemometre cryogenique base sur le principe du fil chaud. La statistique non-gaussienne, intermittente, des increments de vitesse est analysee comme une superposition de statistiques elementaires, quasi-gaussiennes. L'unique parametre caracterisant ce melange de regimes purs de la turbulence est appele profondeur de la cascade. Il est mesure et etudie en detail en fonction de l'echelle et du nombre de reynolds. Une etude des histogrammes conditionnels permet de controler la pertinence cette methode d'analyse. La large gamme de reynolds accessibles a la mesure nous a permis de mettre en evidence une transition (a re 5000) entre deux regimes distincts de la turbulence : turbulence douce et turbulence dure.

La force de Casimir, du nom du physicien qui prédit en 1948 l'existence de cette force attractive dans la configuration idéale de deux miroirs parfaits, plans et parallèles, est d'origine purement quantique. Elle résulte de l'existence des fluctuations quantiques de point zéro du champ électromagnétique et joue un rôle prépondérant dans le fonctionnement des nanosystèmes mécaniques en cours de développement et qui pourraient dans les années futures révolutionner l'industrie de la microélectronique. Pourtant, les effets correctifs liés à la conductivité des surfaces ou à l'empilement diélectrique des couches commencent seulement à être étudiés. L'objet du travail expérimental développé durant cette thèse a été la réalisation d'un appareil de mesure de forces faibles entre deux surfaces de tailles micrométriques en vue de l'étude de la force de Casimir. Nous avons adapté la technique mise au point au cours de la thèse de G. Jourdan à un environnement cryogénique afin d'atteindre les sensibilités en force requises pour l'étude de surfaces complexes. Ce manuscrit décrit ce nouvel appareil et ses performances. Nous avons ainsi étudié l'amortissement visqueux de notre sonde de force (un microlevier AFM avec une sphère collée à son extrêmité) engendré par le confinement du fluide environnant. A 4 K, nous avons mis en évidence des effets opto-mécaniques induits par le bruit laser. Enfin, nos premiers tests entre deux surfaces d'or de faible rugosité nous ont amenés à lutter contre une force parasite. Nous avons déterminé l'origine de cette force et réussi à la contrer. La force de Casimir entre une sphère en or et un échantillon de silicium a alors pu être mesurée.

La force de Casimir, du nom du physicien qui prédit en 1948 l'existence de cette force attractive dans la configuration idéale de deux miroirs parfaits, plans et parallèles, est d'origine purement quantique. Elle résulte de l'existence des fluctuations quantiques de point zéro du champ électromagnétique et joue un rôle prépondérant dans le fonctionnement des nanosystèmes mécaniques en cours de développement et qui pourraient dans les années futures révolutionner l'industrie de la microélectronique. Pourtant, les effets correctifs liés à la conductivité des surfaces ou à l'empilement diélectrique des couches commencent seulement à être étudiés. L'objet du travail expérimental développé durant cette thèse a été la réalisation d'un appareil de mesure de forces faibles entre deux surfaces de tailles micrométriques en vue de l'étude de la force de Casimir. Nous avons adapté la technique mise au point au cours de la thèse de G. Jourdan à un environnement cryogénique afin d'atteindre les sensibilités en force requises pour l'étude de surfaces complexes. Ce manuscrit décrit ce nouvel appareil et ses performances. Nous avons ainsi étudié l'amortissement visqueux de notre sonde de force (un microlevier AFM avec une sphère collée à son extrémité) engendré par le confinement du fluide environnant. A 4 K, nous avons mis en évidence des effets opto-mécaniques induits par le bruit laser. Enfin, nos premiers tests entre deux surfaces d'or de faible rugosité nous ont amenés à lutter contre une force parasite. Nous avons déterminé l'origine de cette force et réussi à la contrer. La force de Casimir entre une sphère en or et un échantillon de silicium a alors pu être mesurée
The Casimir force, named after the Dutch physicist who predicted in 1948 the existence of this attractive force in an ideal conguration of two perfectly conducting and parallel plates, is due to quantum-mechanical effects. It results from electromagnetic fluctuations of vacuum and cannot be neglected anymore in the performance of the nano-mechanical systems (NEMS), which are currently developed and could also revolutionize the microelectronics industry. However, the study of the corrections brought by the surface conductivity or by the dielectric stacks has just started. This thesis work presents the achievement of a new instrument dedicated to the measurement of the Casimir force between two surfaces at the micron scale. We have adapted the technique performed during the G. Jourdan's PhD thesis to a cryogenic environment in order to reach the sensitivity needed to investigate complex surfaces. The viscous damping of the force probe (AFM cantilever) due to the environmental fluid confined between the sphere glued at the tip of the AFM cantilever and a sample has been analysed. Measurements at 4K have revealed an opto-mechanical effect induced by laser noise. Finally, our first tests between two low rough gold surfaces have showed the presence of a parasite force. We have found out the origin of this force and succeeded to remove it. The first measurement of the Casimir force between a gold sphere and a silicon sample has been performed

La convergence des thèmes de recherche abordés au Laboratoire d'Analyse Spectroscopique et d'Energétique des Plasmas (LASEP) de Bourges et dans l'équipe PHOTONIC de l'Université Jagellonne de Cracovie (Pologne) a favorisé le rapprochement de nos activités sur l'étude et le diagnostic des plasmas d'arcs. Les activités présentées dans le cadre de cette habilitation à diriger des recherches, sont orientées vers l'études des interactions arc-électrode, avec une ouverture vers les décharges à pression atmosphérique. Elles couvrent • Les sources de plasma de type arc électrique, avec l'étude de la zone cathodique d'un plasma d'arc éclatant dans l'argon à pression atmosphérique, des phénomènes liés aux effets anodiques (et cathodiques) en soudage MIG-MAG et des processus mis en jeu dans les plasmas d'électro-érosion ; • L'étude de décharges froides hors d'équilibre à pression atmophérique, qu'elles soient - glissantes, avec leurs éventuelles applications à la destruction des composés organiques volatils ou à la génération de radicaux hydrogène; - fixes entre deux pointes, pour l'étude des ondes d'ionisation. • La mise en oeuvre et l'élaboration de nouvelles méthodes de diagnostic de ces sources, par spectroscopies atomique et moléculaire, en émission ou laser, et leur application à la métrologie fine. Elles se situent à l'interface de la recherche fondamentale (développement de méthode de diagnostic laser de milieux plasmagènes et application à la détermination des constantes spectroscopiques fondamentales nécessaires à l'étude des milieux plasmagènes complexes) et de la recherche appliquée (contrôle en ligne des milieux hors d'équilibre utilisés en dépollution, et des plasmas thermiques pour la soudure ou la découpe). Les différents thèmes de recherche développés à ce jour ont été réalisés au GREMI, puis au LASEP (Université d'Orléans), en collaboration avec l'équipe de Cracovie. La spectroscopie constitue certainement le trait d'union principal de ces travaux, tant il est vrai que le diagnostic spectroscopique se révèle essentiel pour l'étude des différents milieux plasmagènes développés au laboratoire.

Nous étudions les phénomènes de cohérence de phase électronique qui apparaissent à très basse température dans les supraconducteurs non homogènes. Pour cela, nous avons développé un microscope à effet tunnel (STM) fonctionnant dans un cryostat à dilution à une température de 60 mK. La résolution des densités d'états électroniques locales (LDOS) mesurées par ce STM est de l'ordre de 36 microeV. C'est l'une des meilleures résolutions obtenues avec ce type de système. Nous avons étudié des effets de proximité dans des jonctions entre un métal supraconducteur et un métal normal. Contrairement aux techniques antérieures, la microscopie tunnel permet d'observer ces propriétés de manière continue à l'interface des deux métaux. La mesure de ces effets par STM impose des contraintes géométriques (faible relief, large champ) et une bonne qualité des métaux observés (état de la surface, transparence de l'interface le métal normal-métal supraconducteur). Plusieurs procédés de fabrication ont été élaborés pour satisfaire ces conditions. Chaque configuration d'échantillon présente ses propres caractéristiques en
terme de mesure tunnel. Nous avons ainsi identifié les limites et les potentialités de cette méthode de mesure. Différentes évolutions spatiales de la LDOS sont observées suivant la géométrie des structures métalliques et la qualité de l'interface. Ces évolutions sont en bon accord avec les équations d'Usadel qui décrivent les comportements électroniques en présence de supraconductivité dans les métaux diffusifs. Ce sont les premières mesures STM à très basse température sur des échantillons lithographiés.

Rectangular bales of hay measuring 35 x 46 x 84 cm baled to a density ranging from 145 to 172,4 kg/m$ sp3$ were dried on a dryer which can contain 4 300 bales for a total weight of approximately 130 tons. A 1,2 meter fan activated by a 60 kw L.P. Gaz engine insured an air flow of 840 m$ sp3$/min at 625 Pa of static pressure. This research has clearly demonstrated that approximately 50% of the drying air flowed between the bales placed on the dryer. By increasing the flow of air, the drying rate of the bales of hay was also increased. The results obtained prove of the effect of both temperature and relative humidity of the air on drying capacity. Finally, the dryer was more efficient when ten (10) rows of bales were dried at one time rather than 5. It would be desirable to develop a mathematical model to produce a computer simulation of drying applied to bales of hay. Efficient strategies to improve drying procedures of densely baled hay could thus be developed.

A basse température, c'est à dire dans le régime 1K, les verres présentent des propriétés remarquablement différentes de celles des cristaux de même composition. Par exemple, la dépendance en température de la capacité thermique est presque linéaire et celle de la conductivité thermique est approximativement quadratique (dans les cristaux, on trouve une dépendance cubique pour les deux propriétés).Beaucoup de ces observations peuvent être expliquée par le “Standard Tunneling Model” (STM), dont l’hypothèse de base est l'existence de potentiels locaux à double puits, ou “systèmes à deux niveaux” dans la surface d'énergie potentielle, où des excitations localisées (une particule ou plutôt un cluster de particules) subissent l'effet tunnel à travers la barrière. Récemment les systèmes de tunnels (TSs) ont attiré une attention considérable pour la fabrication de qubits pour les ordinateurs quantiques impliquant jonctions Josephson supraconductrices amorphes.Toutefois, malgré le succès du STM, de nombreuses caractéristiques du modèle sont encore peu claires, par example, la nature microscopique des TS reste inconnue. En outre, des effets magnétiques inattendus ont été découverts dans des verres multi-composants non-magnétiques, comme par exemple des variations non-monotones de la constante diélectrique et de la chaleur spécifique en présence de champs magnétiques faibles.Une explication possible de ces observations est donnée dans l’ “Extended Tunneling Model” (ETM) dans lequel on suppose la présence de régions mieux ordonnées, avec les TSs dans leur interstices, qui doivent être décrites par des potentiels à trois puits (TWPs), dans la structure à moyen distance des verres. En conséquence, les particules concernées par l’effet tunnel peuvent se coupler avec le champ magnétique sous l'effet Aharonov-Bohm.La présente thèse se compose de deux parties: Dans la première nous réalisons des calculs analytiques pour généraliser le modèle ETM au cas d'un potentiel de quatre puits tétraédriques dans un champ magnétique. Nos calculs montrent qu’en fait, le TWP peut être considéré comme le modèle de travail le plus simple pour décrire les verres réels. Nous dérivons également la contribution à l'aimantation des TWPs de notre modèle, et nous obtenons des ajustements qui sont en bon accord avec les données expérimentales. Nous montrons qu’en tenant compte une telle géométrie de tunneling nous obtenons un bon accord entre les concentrations d'impuretés extraites de l'aimantation et celles extraites à partir de mesures de la capacité thermique à basse température. Ceci est une autre preuve de la présence d'inhomogénéités structurales dans les verres à basse température.L'objectif de la deuxième partie est d'élucider la nature des TSs via des simulations numériques. Pour cela nous avons d'abord développé de nouveaux algorithmes pour étudier la géométrie des minima et les barrières d'un modèle simple bidimensionnel de surface d'énergie potentielle. Cette étude est le point de départ d'une nouvelle méthode, nommée "Effective Isopotential Method”, que nous introduisons pour effectuer une analyse locale et systématique de la surface d'énergie en proximité du fond des minima locaux.Nous testons ce méthode sur un cristal CFC Lennard-Jones, puis sur un mélange binaire Lennard-Jones du verre à basse température. Nous constatons que la forme géométrique du minimum local à basse température n’est pas régulière, mais caractérisée par des vallées internes. Dans le cas du cristal on observe la présence de six vallées symétriques associés à une particule donnée, tandis que dans le cas du verre on constate que la plupart des particules présentent deux vallées.Parmi elles, nous trouvons des géométries dont les caractéristiques sont en accord semi-quantitatif avec celles de modèles phénoménologiques décrivant les TSs. Nous avons maintenant une representation de la géométrie de ces TSs
At low temperature, i.e. in the 1K regime, glasses show properties that are remarkably different from those of the corresponding crystalline counterparts, e.g., the heat capacity depends approximately linearly and the thermal conductivity almost quadratically on temperature (in crystals one finds a cubic dependence for both properties).Many of these observations can be rationalized by the so-called “Standard Tunneling Model” (STM) whose basic assumption is the existence of local double-well potentials, or two level systems, in the potential energy landscape, where localized excitations (a particle or rather a cluster of particles) undergo quantum tunneling through the barrier. In recent times the tunneling systems (TSs) have attracted considerable attention for the fabrication of coherent qubits for quantum computers involving amorphous superconducting Josephson junctions.However, despite the success of the STM, many features of the model are still unclear in that, e.g., the microscopic nature of the TSs remains unknown. In addition, unexpected magnetic effects have been discovered in non-magnetic multi-component glasses, like e.g. the non-monotonous changes of the dielectric constant and the specific heat in the presence of weak magnetic fields.A possible explanation of these observations is the so-called “Extended Tunneling Model” (ETM) in which one assumes the presence of better ordered regions, hosting TSs in the interstices, that have to be described by three-well potentials (TWPs), in the intermediate range structure of glasses; as a result the effective tunneling particles can couple to the magnetic field via the Aharonov-Bohm effect.This work consists of two parts: In the first one we carry out analytical calculations to generalize the ETM model to the case of a four-well tetrahedral trapping potential in a magnetic field. Our calculations show that in fact the TWP can be considered as the simplest working model to describe real glasses. We also derive the contribution to the magnetization from the TWPs of our model, and obtain fits that are in good agreement with the experimental data. We show that only taking into account such tunneling geometry we get a good agreement between the impurity concentrations extracted from the magnetization and those extracted from low-temperature heat capacity measurements. This is thus evidence for the presence of structural inhomogeneities in glasses at low temperature.The goal of the second part is to elucidate the nature of the TSs via computer simulations. For this we first develop new algorithms to study the geometry of the minima and barriers of a simple two-dimensional model of a potential energy surface. This study is the starting point for a novel method, the so-called “Effective Isopotential Method”, that we introduce to perform a local and systematic analysis of the energy landscape close to the bottom of the local minimum.We apply this method to a test case, a Lennard-Jones FCC crystal, and then to a binary mixture Lennard-Jones glass at low temperature. We find that the geometric shape of the IS at low temperature is not smooth but is characterized by internal valleys, i.e. points of the configuration space where the potential energy is lower than the immediate neighborhood. In the case of the crystal we observe the presence of six symmetric valleys associated with a given particle, while in the glass case we find that most of the particles show only two valleys. Amongst them we find the geometries with the right semi-quantitative features (in agreement with the phenomenological models) to be considered as TSs, so that we finally know how they look like in reality

Ce travail concerne l'etude des transformations hydrothermales d'une solution d'un precurseur de zircone dopee au cerium (3 a 12% molaire en cerium) et du comportement thermique de la zircone ceriee obtenue. Dans le premier chapitre, l'elaboration des suspensions colloidales de zircone pure est presentee. Le traitement hydrothermal pour des temperatures inferieures a 250\c, permet d'obtenir des particules colloidales (30-60 nm) de zircone pure a partir d'une solution aqueuse d'oxyacetate de zirconium. Le deuxieme chapitre est consacre a la synthese de la zircone ceriee. Le dopage est effectue par ajout du nitrate de cerium ce(no 3) 3, 6h 2o a la solution d'oxyacetate de zirconium. La transformation hydrothermale du precurseur dope conduit a la formation partielle d'une solution solide sous forme quadratique dans le systeme zro 2-ceo 2. La calorimetrie differentielle, associee a des techniques spectrometriques (ir, uv-visible), a permis la caracterisation des transformations ayant lieu pendant le traitement hydrothermal du precurseur dope. Une modification par sechage des precurseurs dopes est necessaire pour obtenir des suspensions colloidales stables. A l'issue du traitement hydrothermal des precurseurs dopes modifies, des particules colloidales d'une taille egale a 30 nm sont obtenues. Ces particules sont constituees d'un melange de phases, zircone pure sous forme monoclinique et solution solide sous forme quadratique. La formation de la solution solide est favorise par le dopage. Dans le troisieme chapitre, le comportement thermique des poudres obtenues par sechage des suspensions colloidales est aborde. Le frittage des poudres de zircone pure depend de la taille initiale des particules colloidales, une densification totale etant realisee a 900\c pour les particules les plus petites (30 nm). Dans le cas des zircones ceriees, pour une taille de particules colloidales comparable a celle de la zircone pure, le dopage a un effet negatif sur la densification. Des traitements thermiques a 900\c (12% ce) ou 1000\c (6% ce) conduisent a la formation complete de la solution solide en phase quadratique.

Le sujet de thèse porte sur la réalisation d’un microsystème intégrant un capteur à effet Hall et son électronique de traitement à basse température (<600°C) sur substrat de verre. La première partie de ce travail a consisté à concevoir l’électronique de traitement. Dans un premier temps, un modèle semi–empirique de la technologie couches minces basse température a été développé permettant de prévoir le comportement en fréquence des TFTs en silicium polycristallin. Dans un deuxième temps, une série de simulations nous a permis de dimensionner plusieurs amplificateurs différentiels et d’estimer leur comportement en fréquence. Enfin les premières réalisations et caractérisations de ces amplificateurs différentiels ont pu avoir lieu. Les premiers résultats obtenus nous ont permis de valider à la fois le modèle développé et la possibilité de réaliser des dispositifs électroniques complexes en technologie couches minces à basse température. La dernière étape a consisté à réaliser et caractériser le microsystème complet intégré sur un même substrat de verre
This study deals with the achievement of a microsystem integrating a Hall effect sensor and its processing electronic at low temperature (<600°C) on a glass substrate. The first step of this work consisted in designing the processing electronic. First, a semi-empirical model of thin films technology at low temperature has been developed to predict the frequency behaviour of polycrystalline silicon TFTs. In a second step, simulations allowed us to design several differential amplifiers and estimate their frequency behaviour. Finally, the first achievements and characterizations of these differential amplifiers have been done. The first results allow us to validate the model developed and the feasibility of fabricating complex electronic devices with thin films technology at low temperature. The last step consisted in achieving and characterizing the complete chip on the same glass substrate

Les actinides mineurs qui composent en grande partie les déchets nucléaire de haute activité et /ou à vie longue (HALV) nourrissent le problème de gestion à long terme. Afin d’optimiser leur conditionnement et leur stockage, ils nécessitent d’être séparés des éléments les moins radioactifs. Les procédés industriels d’extraction mis en place pour séparer les Actinides et Lanthanides du reste des espèces métalliques du combustible usé, génère toutefois de grandes quantités d’effluents liquide contaminés. Au cours de la dernière décennie certains liquides ioniques basse température ont été étudiés de façon croissante en raison de leur qualité de solvants « verts » (non-volatiles, non-inflammables, recyclables). De ce fait, il peut être intéressant d’utiliser les liquides ioniques à basse température dans ces procédés de séparation. L’objectif de cette thèse est de tester la capacité du liquide ionique bumim Tf₂N à permettre l’extraction de l’europium. Le choix de ce métal est basé sur le fait qu’il est un analogue chimique des actinides mineurs trivalents Curim et Américium qui sont des éléments radioactifs à périodes longues et nécessitent une vigilance particulière en radioprotection. Par ailleurs l’europium constitue une sonde luminescente à l’échelle microcospique très sensible à son environnement. La présentation de cette étude est structurée en quatre parties : dans une première partie nous présentons certaines propriétés physico-chimiques d’une série de liquide ioniques avant d’établir l’étude électrochimique du liquide bumim Tf₂N choisi pour le reste de l’étude. Puis nous étudions la solvatation de Eu ³໋ dans le solvant. Dans une troisième partie nous exposons les résultats expérimentaux concernant la solvatation d’une espèce extractante connue telle que la TTA ou HFA et sa complexation avec l’europium dan bumim Tf₂N dans différentes conditions. Enfin dans une dernière partie nous décrivons les données obtenues lors de la mise en œuvre du système d’extraction à trois étages Eau/bumim Tf₂N /CO₂ supercritique. Au cours de cette étude, la caractérisation du liquide ionique a été réalisée avec voltampérométrie cyclique, la spectroscopie Infrarouge et la titration Karl-Fischer (détermination de la quantité d’eau ). L’étude de la sonde europium a été effectuée à l’aide de la Spectroscopie Laser Résolue en Temps (SLRT, temps de vie, excitation et émission) en conjonction avec la spectrophotmétrie UV-vis, tandis que les expériences d’extraction par CO₂ supercritique ont été quantifiées par Analyse par activation neutronique. Ce travail a mis en exergue l’utilisation potentielle de liquides ioniques et en particulier le bumim Tf₂N dans le cycle du retraitement des déchets nucléaires. La possibilité d’extraire quantitativement un lanthanide trivalent, et vraisemblablement un actinide mineur trivalent, a été prouvée. Cette étude fondamentale se présente comme une démonstration de faisabilité d’un tel système et ouvre le champs à de nombreuses voies
Since the nuclear industry is playing an important role in the power production field, a relevant number of problems have been revealed. Indeed, high-level radioactive long-lived nuclear wastes present a real difficulty for nuclear wastes management. Mino actinides, which compose of these wastes, will be radioactive for several thousands of years. For eventual disposal deep underground, their reprocessing needs to be optimized. The extraction process used industrially to separate actinides and lanthanides from metal species characterizing the spent nuclear fuel produce, nevertheless, enormous quantities of contaminated liquid wastes directly issued from the liquid/liquid extraction step. During the last decade, some room-temperature ionic liquid have been studied and integrated into process. The interest on this class of solvent came out from their “green” properties (non volatile, non flammable, recyclable, etc…), but also from the variability of their physico-chemical properties (stability, hydrophobicity, viscosity) as a function of the RTIL chemical composition. Indeed, it has been shown that classical chemical industrial process could be transferred into those media, even more improved, while a certain number of difficulies arising from using traditional solvent can be avoided. In this respect, it could promising to investigate the ability to use room-temperature ionic liquid into the spent special nuclear fuel reprocessing field. The aim of this thesis is to test the ability of the specific ionic liquid bumim Tf₂N to allow trivalent europium extraction. The choice of this metal is based on the chemical analogy with trivalent minor actinides Curium and Americium which are contributing the greatest part of the long-lived high-level radioactive wastes. Handling these elements needs to be very cautious for the safety and radioprotection aspect. Moreover, europium is a very sensitive luminescent probe to its environment even at the microscopic scale. The manuscript is structured with four parts. In a first chapter, we present the main physico-chemical properties of an imidazolium-based ionic liquid family, and then we choose the ionic liquid bumim Tf₂N for the whole thesis and start with the electrochemical study. In the second chapter, we present the study of europium solvation in the ionic liquid media. In the third part, we expose the results concerning TTA solvation ans its complexation with europium in bumim Tf₂N under different conditions. Finally in the last chapter, we present the results obtained for the europium extraction in a three-stage extraction system : water/ bumim Tf₂N /supercritical CO2. This work highlights the potential use of ionic liquids and particularly bunim Tf₂N in the spent nuclear fuel reprocessing. The ability to extract quantitatively a trivalent lanthanide has been demonstrated. This fundamental study can be regarded as a feasibility demonstration to build an ionic liquid-containing extraction system, in the aim of possible large-scale application

Dans une première partie, on regarde l'origine de la variabilité basse fréquence atmosphérique et la définition des régimes de temps. Dans un modèle atmosphérique à basse dimension, on trouve une correspondance très claire entre les points fixes et les régimes de temps. Par ailleurs, on trouve que les variétés stables associées à un point selle du modèle sont de bonnes candidates pour tracer les frontières entre les régimes. Dans une seconde partie, on regarde l'intéraction océan-atmosphère ses conséquences sur la variabilité basse fréquence atmosphérique. De récentes observations à haute résolution ont montré que l'atmosphère extra-tropicale réagit de manière intense aux fronts de température de surface de l'océan (SST) -tels le Gulf Stream. En effet, un fort gradient de la SST provoque des variations locales de l'interaction océan-atmosphère, en particulier dans les basses couches de l'atmosphère. Dans cette thèse, on montre comment la couche limite atmosphérique située au dessus de ces fronts transmet ces variations à toute la tropopause (via les flux de chaleur sensible et latent). Pour quantifier précisemment cet impact, on analyse la réponse atmosphérique (structure du stormtrack, position et amplitude du jet atmospherique) provoquée par des fronts de SST de différentes intensités et situés à des latitudes variables. Dans un second temps, à l'aide d'une modélisation très simple de la couche limite, on s'attache à décrire la dynamique atmosphérique à l'aide des états d'équilibre d'un modèle barotrope couplé. La recherche des cycles limites nous permet d'identifier la signature de la variabilité basse fréquence de l'atmosphère au dessus de ces fronts océaniques
In a first part, we focus on the origin of the atmospheric low-frequency variability. We investigated the problem of defining unambiguously weather regimes. Indeed, while we might have a pretty good idea of the physical states associated with a particular weather regime, the edge of such a regime - and hence the transitions from one regime to another - is very poorly defined. In a quasi-geostrophic (QG), barotropic, highly truncated atmospheric model, we find that the stable manifolds associated with a saddle point are good candidates to be the boundaries between the regimes. In fact, our model is designed to reproduce the topographic instability that contributes to atmospheric LFV. In our model, we find a clear correspondence between the fixed points and the weather regimes. In a second part, we focus on the ocean-atmosphere interaction and its consequences on the atmospheric low-frequency variability. Recent high-resolution observations provide new insights into extratropical ocean atmosphere interactions. Particular attention has been devoted to measure the response of the atmosphere to zones of strong sea surface temperature (SST) grandients. Indeed, the marine atmospheric boundary layer above the ocean's mid-latitude currents (e. G. , the Gulf Stream) is largely influenced by the sharp SST fronts associated with them: these gradients produce significant changes of temperature and humidity fluxes in the lower layers of the atmosphere. In my thesis, I focus on the connection between the strong SST gradients and the atmospheric dynamics and more precisely on atmospheric low-frequency variability. In a first step, we quantify the modifications in the atmospheric dynamics due to the presence of the SST front (position and amplitude of the atmospheric jet; intensity of the storm track intensity). Then, using a simple parametrization of the boundary layer, we decribe the atmospheric dynamics using the equilibrium states of a barotropic coupled model. We use the limit cycle identified in this model to explain the basin-scale atmospheric low-frequency variability

Deux aspects fondamentaux de l'oxydation basse température assistée par plasma d'oxygène des alliages silicium germanium ont été étudies: la nature chimique de l'oxyde et les cinétiques d'oxydations de ces alliages. La nature de l'oxyde forme varie en fonction du temps d'oxydation. Dans un premier temps, l'oxyde forme est du dioxyde de silicium (sio#2) et le germanium s'accumule a l'interface oxyde/substrat. Nous avons montre, que cette accumulation se fait sous la forme d'une couche de germanium pur. Dans un deuxième temps, le germanium s'incorpore au dioxyde de silicium sous forme d'agrégats avant d'être oxydé et de diffuser vers la surface externe de l'oxyde. En oxydation assistée par oxygène atomique, nous avons montre que les alliages sige s'oxydent plus vite qu'un substrat de silicium. Ceci est attribué à la fragilisation des liaisons du substrat due à la présence de germanium. Dans le cas de l'anodisation, les alliages sige ne s’oxydent également plus vite que le silicium. Nous avons montré que le mécanisme limitant la réaction d'anodisation est la relaxation de contrainte entre l'oxyde et le substrat. La qualité électronique des oxydes formes à partir de sige est moins bonne que ceux formes à partir de silicium mais nous pouvons envisager une amélioration de cette qualité grâce a des traitements thermiques appropries.

La technologie des hautes pressions intéresse de nombreux secteurs industriels, en particulier l'agroalimentaire. Le procédé de décongélation par haute pression représente une des applications innovantes qui met à profit l'abaissement de la température du point de congélation sous l'effet de la pression. (–22°C à 220 MPa). Ceci autorise une décongélation rapide des produits tout en évitant les contaminations microbiologiques puisque la décongélation se réalise à basse température. L'objectif essentiel de ce travail consiste à modéliser ce procédé de décongélation dans une enceinte haute-pression. Les phénomènes majeurs considérés sont les transferts internes avec changement d'état et la convection naturelle entre la surface du produit et le fluide de chauffage. Nous avons dans un premier temps étudié une des difficultés spécifiques à ce procédé : la variation des propriétés thermophysiques avec la température et la pression. La simulation a été réalisée tout d'abord à pression atmosphérique afin de valider le modèle développé avec le code de calcul CFX5. 5. Nous avons ainsi analysé les champs thermique et dynamique en régime instationnaire et observé une adéquation très satisfaisante avec les résultats expérimentaux sur maquette. L'influence de la pression a ensuite été prise en compte en terme de chaleur de compression et modification des propriétés du produit et du fluide. Les simulations ont également été validées d'un point de vue thermique sur une enceinte pilote et le modèle a ainsi permis d'évaluer l'effet de la pression sur le temps de décongélation. Enfin, une étude paramétrique a été menée afin de rechercher des solutions permettant d'optimiser la décongélation dans une enceinte industrielle contenant plusieurs produits. L'intérêt d'un régime de convection forcée a ainsi été clairement démontré et l'étude du taux de remplissage présente des pistes à exploiter
Many industries are interested in the High Pressures technology, especially the food industry. High pressure thawing, which makes profitable the decrease of the temperature of the freezing point with the pressure (-22°C at 220 MPa), is one of the most innovative applications. Thawing is then faster than conventional methods and, as it is carried out at low temperature, it avoids microbial contamination. The main objective of this work consists in modelling the high pressure thawing process. The major phenomena considered are the internal transfers with phase change and the natural convection between the surface of the food and the heating medium. We firstly studied the variation of the food properties with the temperature and the pressure. The simulation was carried out at atmospheric pressure in order to validate the model developed using the CFD code CFX5. 5. The analysis of temperature and velocity fields in non stationary regime lead to some observations of the process. The predictions performed on an experimental set-up were in a good agreement with the experimental data. The influence of the pressure, heat of compression and modification of food and medium properties was then taken into account. Simulations were also validated from a thermal point of view on a pilot-scale vessel and the model was then used to study the effect of the pressure on thawing time. Lastly, a parametric study was performed in order to evaluate some modifications and to optimize the process at an industrial scale. The potential benefit of forced convection was clearly demonstrated and the study of the filling rate open the way to further works

Alors que la miniaturisation des transistors suivant la loi de Moore semble ralentir dû à des limites physique, technologique et économique, il devient essentiel de trouver des alternatives afin de répondre à la demande croissante en électronique : informatique et télécommunication, objets intelligents et interconnectés, domaine médical et biologique… En cela, l’utilisation de la troisième dimension, par opposition à la fabrication planaire de composants électrique, semble être une option prometteuse. L’intégration 3D permet en effet d’incorporer plus de composants sur une même surface en les empilant à un coût technologique et économique plus faibles que celui de la miniaturisation. En particulier, l’intégration séquentielle ou CoolCubeTM au CEA-Leti permet de profiter pleinement de la troisième dimension en fabriquant successivement les uns sur les autres chaque étage d’une puce, permettant un alignement optimal des transistors unitaires à chaque niveau. Néanmoins, plusieurs verrous technologiques particuliers à l’intégration 3D Séquentielle doivent alors être levés.Dans ce manuscrit, nous nous intéresserons à la réduction du budget thermique pour la fabrication des transistors supérieurs, nécessaire afin de ne pas endommager les étages inférieurs lors de la réalisation des composants sus-jacents. Nous commencerons par définir le budget thermique maximal afin de ne pas dégrader les couches inférieures avant d’identifier les briques technologiques impactées lors de la fabrication d’un transistor. Nous verrons alors dans ce manuscrit qu’il sera non seulement nécessaire d’étudier de nouveaux matériaux, mais aussi de nouveaux procédés voire de nouvelles techniques de recuit. Plus particulièrement, nous évaluerons tout d’abord l’utilisation des diélectriques low-k comme espaceurs de grille permettant notamment d’améliorer les performances dynamiques des composants. Ensuite, nous présenterons différentes stratégies de préparation de surface et de croissance épitaxiale à basse température pour la réalisation des sources et drains surélevés. Enfin, nous étudierons l’impact d’un budget thermique faible ainsi que de nouvelles techniques de recuits micro-onde et laser sur les propriétés de l’empilement de grille. Nous verrons en particulier que la difficulté principale d’une intégration à bas budget thermique est l’obtention d’une bonne fiabilité des transistors. Toute cette étude nous permettra alors de proposer des solutions à l’intégration d’un transistor à un bas budget thermique compatible avec l’intégration 3D Séquentielle
As the scaling of transistors following Moore’s law seems to slow down due to physical, technological and economical barriers, it becomes mandatory to find alternatives to cope with the increasing demand in electronics: computing and telecommunication, smart and interconnected objects, medical and biological fields… To that end, the use of the third dimension, in opposition to the planar processing of electronical devices, appears to be a promising option. Indeed, 3D integration allows incorporating more devices per area by stacking them at a lower technological and economical cost than scaling. More specifically, 3D sequential or CoolCubeTM at CEA-Leti allows benefiting fully from the third dimension by processing successively one on top of each other each level of a die, allowing an optimal alignment of single transistors at each layer. However, several technological barriers specific to 3D Sequential Integration need then to be alleviated.In this work, we will study the reduction of thermal budget for the transistors fabrication, which is required to not damage bottom levels during the processing of top devices. First, we will define the maximal thermal budget in order not to degrade bottom layers prior to identifying the technological modules impacted during the fabrication of a transistor. We will then see in this work that not only new materials need to be studied, but also new processes and new annealing techniques. Specifically, we will first evaluate the use of low-k dielectrics as gate offset spacers, allowing the improvement of devices dynamic performance. Then we will present different strategies of surface preparation and epitaxial growth at low temperature for the formation of raised sources and drains. Finally, we will study the impact of a low thermal budget process flow along with novel microwaves and laser annealing techniques on the gate stack properties. In particular, we will see that the biggest challenge in a low thermal budget integration is to get a good reliability of transistors. This study leads to a proposed low thermal budget process flow for transistor fabrication compatible with 3D Sequential Integration

Nous avons etudie la synthese de disilane a partir de monosilane dans une decharge electrique silencieuse, a temperature cryogenique. Le rendement en disilane a augmente de cinquante cinq a quatre-vingt-dix pour cent en optimisant des parametres electriques, telles que la frequence d'excitation du plasma et la puissance injectee, des parametres geometriques telle que la longueur de l'electrode et des parametres d'essai telles que la pression, la temperature et la duree de l'ionisation. Le depot adherent de silicium amorphe hydrogene occasionne lors de la synthese a ete diminue et la pollution due aux particules a disparu. L'amorcage et le maintien d'un plasma d'helium et d'un plasma silane-helium ont ete etudies et les fortes tensions de claquage pour les melanges silane-helium ont ete expliquees. La conception d'un reacteur en pyrex a permi l'analyse in situ du plasma d'helium et de silane et nous avons pu mettre en uvre une methode d'analyse par spectroscopie optique, mettant en evidence la presence d'ions metastables de l'helium et de l'espece transitoire sih. Enfin, les particules collees sur le depot ont ete caracterisees

Cette thèse présente une étude associant des mesures de spectroscopie tunnel, de spectroscopie d'Andreev en mode point-contact et de transport électronique sur des échantillons supraconducteurs désordonnés d'oxyde d'indium. Les mesures de transport révèlent une divergence de la résistivité depuis la température ambiante court-circuitée par la supraconductivité à basse température. Ce comportement traduit la proximité des échantillons avec la transition métal-isolant d'Anderson. La spectroscopie tunnel met en évidence un état supraconducteur inhabituel présentant un régime de pseudogap au-dessus de la température critique. Celui-ci évolue à basse température en un système inhomogène composé de paires de Cooper supraconductrices et de paires de Cooper localisées par le désordre, sans cohérence de phase. La comparaison entre plusieurs échantillons montre que ces paires de Cooper incohérentes prolifèrent avec l'augmentation du désordre et indique ainsi que la transition supraconducteur-isolant dans l'oxyde d'indium est gouvernée par la localisation progressive des paires de Cooper. Par ailleurs, en utilisant notre STM, nous avons décrit continûment l'évolution de la conductance locale entre le régime tunnel et le régime de contact. La spectroscopie d'Andreev révèle une nouvelle échelle d'énergie liée à la cohérence de phase supraconductrice et indépendante des fluctuations spatiales de la densité d'états mesurées en régime tunnel. Ceci montre que le désordre provoque une dichotomie entre l'énergie de liaison caractérisant l'appariement électronique et l'énergie de cohérence propre à l'état supraconducteur macroscopique.

Dans cette thèse, on s’intéresse à des équations cinétiques faisant apparaître un petit paramètre h correspondant au régime des basses températures du système. Plus précisément, on effectue une analyse du spectre proche de 0 pour les opérateurs associés à ces modèles. Les méthodes utilisées varient suivant l’équation étudiée de l’hypocoercivité hilbertienne à l’analyse semi-classique. On montre également la structure supersymétrique d’un des modèles. Les résultats spectraux obtenus sont traduits en terme de décroissance du semi-groupe associé à l’opérateur
In this thesis, we are interested in some kinetic equation in which there is a small parameter h which corresponds to the low-temperature regime of the system. More precisely, we provide an analysis of the spectrum near 0 of the operators associated to the models. The technics are quite different depending on the studied equation : from hypocoercivity to semiclassical analysis. We also show the supersymmetric structure of one of the models. The spectral results are translated into semigroup decay rate estimates for the associated operator

Cette thèse présente une étude associant des mesures de spectroscopie tunnel, de spectroscopie d'Andreev en mode point-contact et de transport électronique sur des échantillons supraconducteurs désordonnés d'oxyde d'indium. Les mesures de transport révèlent une divergence de la résistivité depuis la température ambiante court-circuitée par la supraconductivité à basse température. Ce comportement traduit la proximité des échantillons avec la transition métal-isolant d'Anderson. La spectroscopie tunnel met en évidence un état supraconducteur inhabituel présentant un régime de pseudogap au-dessus de la température critique. Celui-ci évolue à basse température en un système inhomogène composé de paires de Cooper supraconductrices et de paires de Cooper localisées par le désordre, sans cohérence de phase. La comparaison entre plusieurs échantillons montre que ces paires de Cooper incohérentes prolifèrent avec l'augmentation du désordre et indique ainsi que la transition supraconducteur-isolant dans l'oxyde d'indium est gouvernée par la localisation progressive des paires de Cooper. Par ailleurs, en utilisant notre STM, nous avons décrit continûment l'évolution de la conductance locale entre le régime tunnel et le régime de contact. La spectroscopie d'Andreev révèle une nouvelle échelle d'énergie liée à la cohérence de phase supraconductrice et indépendante des fluctuations spatiales de la densité d'états mesurées en régime tunnel. Ceci montre que le désordre provoque une dichotomie entre l'énergie de liaison caractérisant l'appariement électronique et l'énergie de cohérence propre à l'état supraconducteur macroscopique
This thesis presents a study combining tunneling spectroscopy, point-contact Andreev spectroscopy and electronic transport on disordered superconducting indium oxide samples. Transport measurements reveal a diverging resistivity from room temperature shortcut by superconductivity at low temperature. This behavior shows that our samples are in the vicinity of the metal-insulator Anderson transition. Tunneling spectroscopy highlights a rather unusual superconducting state with a pseudogap regime above the critical temperature. It evolves at low temperature into an inhomogeneous system composed of both superconducting Cooper pairs and Cooper pairs without phase coherence, localized by the disorder. Comparison between different samples shows that incoherent Cooper pairs proliferate with increasing level of disorder, what indicates that superconductor-insulator transition in indium oxide is governed by the progressive localization of Cooper pairs. Besides, using our STM, we have continuously analyzed the local conductance between tunneling regime and contact regime. Andreev spectroscopy thus reveals a new energy scale related to the superconducting phase coherence and independent from spatial fluctuations of the density of states measured in tunneling regime. This shows that disorder induces a dichotomy between the pairing energy characterizing the binding of electrons into pairs and the coherence energy specific to macroscopic superconductivity

Les couches de graphene épitaxiées sur la face carbone du carbure de silicium sont tournées les unes par rapport aux autres. Cette rotation préserve la structure de bande linéaire du graphene mono-couche et permet un transport balistique des porteurs de charge. Parmi les propriétés intéressantes développées dans le chapitre 2, la possibilité de former de pleines couches de graphene sur le substrat isolant qu'est le SiC est un avantage majeur de cette technique comparé aux autres méthodes de croissance du graphene (exfoliation et épitaxie en phase vapeur sur métaux). Les grandes surfaces produites permettent aux expérimentateurs de faire facilement des mesures STM car la localisation de la partie utile de l’échantillon n'est pas un problème dans ce cas.Dans ce travail de thèse, j'ai réalisé la croissance de graphene sur la face carbone du SiC dans le but d'étudier la supraconductivité induite dans le graphene par la proximité d'un supraconducteur. Cette supraconductivité induite dont le principe expliqué dans le chapitre 3 se développe d'autant plus loin de l'interface que le matériau non supraconducteur possède un grand libre parcours moyen. D'où notre choix du graphene. Dans le chapitre 3 je présente aussi les efforts que j'ai mené pour fabriquer des jonctions graphene/supraconducteur par une technique de lithographie propre : la lithographie par microsphères. Cette méthode utilise des micro-sphères de silice comme masque dur durant le dépôt par évaporation d'un matériaux supraconducteur tel le vanadium. Malgré la propreté de cette méthode telle qu'avérée par les images STM des échantillons, nous n'avons pas réussi à induire la supraconductivité dans le graphene. Suite à ce résultat négatif, nous avons développé une seconde approche décrite dans le chapitre 4. Un matériau supraconducteur réfractaire, le niobium, est cette fois-ci déposé sur le substrat avant la croissance du graphene. A l'issue de la croissance, nous avons eu la surprise de constater que la température critique du matériaux supraconducteur s'était élevée de 7 à 12 K. Cela s'explique par la carburation du Niobium lors du recuit. Par ailleurs, nous avons bien démontré que des couches graphitiques sont aussi crues sur le NbC permettant ainsi de réaliser des jonctions. Néanmoins, nous n'avons à nouveau pas réussi à observer de supraconductivité induite dans le graphene.Outre les propriétés intéressantes pour l'étude de la supraconductivité induite, les couches de graphene en rotation constituent en elle même un sujet d'étude intéressant. En effet, la densité d'état de ce système présente des singularités de van Hove dont la position en énergie dépend de l'angle de rotation. Ce système ouvre donc la porte à l'étude de la physique associée à ces singularités (supraconductivité, magnétisme) à des énergies accessibles par dopage électrostatique. De plus, une localisation des fonctions d'onde électroniques a été prédite pour les faibles angles de rotation et cette localisation a été confirmée par des résultats expérimentaux préliminaires. Cependant, il manquait une étude systématique des propriétés électriques des systèmes à faible angle de rotation. Les mesures que j'ai réalisé dans ce régime sont présentées dans la dernière partie de ce mémoire. Ces mesures de spectroscopie sont comparées à un modèle de liaison fortes. Le modèle sans désordre et en présence de désordre ne permettent pas de décrire correctement les expériences menées pour des angles inférieurs à 2°. Mon travail souligne qu'une physique riche existe aux faibles angles de rotation et qu'il reste encore beaucoup de travail à faire pour la comprendre
Epitaxial graphene on carbon-terminated face (C-face) of SiC substrates consists of graphene layers rotated from each other. This rotation of layers grants this material single-layer like properties, such as a linear dispersion band structure and a ballistic transport. As discussed in chapter 2, the full-wafer size and the insulating SiC substrate are two of many advantages of graphene films grown on SiC compared to those prepared differently (exfoliation method and chemical vapour deposition method). These two advantages allow experimentalists to perform scanning tunneling microscopic (STM) experiments and to study graphene properties easily.In this PhD work, we grew graphene on C-face of SiC substrates to investigate the induced superconducting proximity effect in ballistic regime. The physics of this phenomenon is explained in chapter 3 as the formation of time-reversed pairs of electrons and holes. Concerning the superconducting materials, we relied on vanadium and niobium carbide to induce the proximity effect. These two approaches are discussed in detail in chapter 3 (for V) and chapter 4 (for NbC). STM characterizations performed on fabricated samples show a superconducting gap in V and a part of the NbC surface, but no induced gap in graphene. Several possible reasons, like a poor interface between superconductors and graphene, the unability of the STM to reach the true graphene-superconductor interface, and the degradation of the surface of NbC, were suggested and discussed. However, our high-quality epitaxial NbC films meet the requirements for hot-electron bolometers.Besides their single-layer like properties, the rotation of layers also leads to tunable van Hove singularities and the localization of states, which are thoroughly discussed in chapter 5 and 6. Once one of these singularities stays at the Fermi level, graphene is predicted to gain intrinsic superconductivity and magnetic properties. This condition can be achieved by reducing the rotation angle towards zero, as these singularities converge to the Dirac point or the Fermi level for undoped graphene. In addition to the intrinsic superconductivity, the localization of states also appears for layers rotated with a small angle, as observed in several STM experiments. Experimentally, we found regions in rotated layers, which appear as periodic Moiré patterns in our STM images. The rotation angles were estimated from the Fast Fourier Transform of the recorded STM images. Comparing our experimental results with tight-binding calculations for disorder-free layers rotated with the same angles leads to a qualitatively good agreement for the positions of van Hove peaks. However, the appearance of new peaks in proximity to the Dirac point for layers rotated with θ=1.5º and a spatial evolution of of spectroscopic features for the small rotation angles cannot be explained by the calculations for disorder-free layers. In order to explain these two phenomena, we considered the influence of disorder. This indeed improved the agreement between theoretical and experimental results. But, since no electronic disorder could be evidenced from our STM images, other explanations, like strain, need to be considered too

Les nanocristaux de CdSe font l'objet d'applications émergentes dans les domaines de la nanoélectronique, des technologies laser ou du marquage fluorescent de biomolécules. Pour ces applications, la détermination de la structure fi…ne de l'exciton de bord de bande et des mécanismes de relaxation entre sous-niveaux est d'un intérêt majeur. Cette thèse a été consacrée à l'étude spectroscopique à basse température et sous champ magnétique de nanocristaux individuels de CdSe/ZnS. La remarquable photostabilité des nanocristaux étudiés a permis de caractériser les propriétés optiques des deux états excitoniques de plus basse énergie : l'état excitonique fondamental noir, et l'état excitonique brillant situé quelques meV plus haut en énergie. Ces études ont aussi permis d'identi…er un état excitonique chargé (trion) et de caractériser ses propriétés photophysiques. La possibilité de générer une cascade radiative biexciton-exciton a également été démontrée dans ces systèmes.

Mesure de conductivité en courants alternatif et continu entre 70 et 300k. Discussion des divers mécanismes de conduction : excitation des porteurs dans les états délocalisés, sauts à distance variable au voisinage du niveau de Fermi, saut au plus proche voisin dans les queues de bande

La formation des plateaux continentaux résulte d’interactions, encore peu contraintes, entre processus profonds et processus de surface. Ces plateaux orogéniques se développent fréquemment sur la plaque supérieure des zones de subduction s. L. , qu'il s'agisse d'une subduction/collision continentale (i. E. Le plateau Tibétain, Turco-Iranien) ou d'une subduction océanique (i. E. L’Altiplano). La construction et le soulèvement du plateau Iranien constituent un exemple-clef (de par son caractère juvénile) mais encore inexpliqué de formation d’un haut relief endoréique, fréquemment comparé au plateau Tibétain. Le plateau Iranien, d’une altitude moyenne de 1500m, se situe à l’arrière de la chaîne de collision du Zagros, résultat de la collision entre la marge amincie de l’Arabie et l’Eurasie suite à la fermeture de l’océan Néotéthys à l’Eo-Oligocène (i. E. 35 Ma). De nombreuses études récentes suggèrent l’implication d’un détachement Miocène (10-5 Ma) du panneau plongeant sous l’Iran Central pour expliquer la formation du plateau Iranien. Contrairement aux autres plateaux continentaux, les enregistrements sédimentaires montrent que la topographie du plateau est proche du niveau de la mer vers 20 Ma et, conséquemment, que toute la topographie du plateau est acquise après la collision. Cette étude présente une analyse couplée de la formation du plateau Iranien combinant thermochronologie et modélisation numérique. Cette approche nous a permis : (1) de préciser le timing du soulèvement du plateau et de l’intégrer dans la géodynamique de la convergence Arabie-Eurasie et (2) d’éclairer les causes de ce soulèvement. La première partie de ce travail apporte pour la première fois, des contraintes thermochronologiques sur la croissance du plateau à partir de datations (U-Th)/He sur apatites couplées au comptage de traces de fission sur apatites et zircon. Cette étude multi-méthode a permis l’acquisition d’âges de refroidissements sur différentes roches plutoniques d’âges de cristallisation connus, le long des différentes zones à l’arrière de la suture (i. E. Sanandaj-Sirjan Zone (SSZ), Urumieh-Doktar magmatic arc (UDMA) et Iran Central). Ces âges suggèrent un soulèvement constant du plateau depuis au moins 25-20 Ma. On montre qu’à partir de 40 Ma (i. E. Le début de la subduction continentale) l’exhumation est localisée à proximité de la suture des plaques (i. E. , sur la SSZ). A partir de 25 Ma, l’exhumation migre depuis la zone de suture vers la zone du plateau Iranien (plaque supérieure Eurasienne). Cette migration de l’exhumation est interprétée comme une migration de l’accommodation de la déformation : localisée au niveau de la suture pendant les premières phases de la subduction de la marge étirée de l’Arabie (à partir de 40 Ma), elle se positionne dans la plaque supérieure (à partir de 25-20 Ma) après le blocage de la subduction continentale et la suture des deux plaques. L’exhumation constante associée aux enregistrements sédimentaires du Bassin Central Iranien, suggèrent un soulèvement continu depuis ~20 Ma. Dans un second temps, des expériences thermomécaniques ont été développées pour modéliser l'évolution topographique et géodynamique du plateau Iranien. Une partie préliminaire de ce travail de modélisation a consisté à tester la qualité du suivi topographique des modèles, au travers de l'étude rhéologique/topographique de zones-test, les cratons. Ces modélisations, appliquées ensuite au cas Iranien, montrent que le détachement du panneau plongeant sous la lithosphère Eurasienne, n’a pas d’effet sur la topographie de la plaque supérieure. La transition entre subduction océanique et subduction continentale, entraîne la formation d’une topographie importante (~3 km) à l’aplomb de la zone de suture entre les deux plaques. Les résultats suggèrent une influence importante du dynamisme mantellique sur la topographie pendant la subduction continentale. En effet, suite à la diminution de la vitesse de convergence en réponse à la subduction continentale et/ou du détachement du panneau plongeant, le manteau lithosphérique sous la plaque supérieure (Eurasienne) subit une importante délamination. Cette délamination, suggérée par les études tomographiques, entraîne un réajustement isostatique, créant ainsi la formation et la surrection d’un plateau sur la plaque supérieure. Contrairement aux modèles proposés pour la formation du plateau Tibétain, l’épaississement crustal n’est pas nécessaire dans la construction du plateau. Les modèles montrent également que cette délamination de la lithosphère Eurasienne se propage depuis la zone de suture vers les parties internes (plaque supérieure), occasionnant également une propagation de la topographie comme le suggèrent les résultats thermochronologiques. Pour conclure, l’approche combinant thermochronologie et modélisation numérique a permis de préciser le calendrier de la formation et les causes possibles du soulèvement du plateau Iranien. Ces résultats, une fois intégrés dans l’histoire géodynamique régionale de la convergence Arabie-Eurasie, apportent de nouvelles contraintes sur l’âge du début de la subduction de la partie continentale de la marge arabe et de la collision sensu stricto des plaques. A une échelle plus large, ces nouvelles données peuvent être reliées à (1) l’enregistrement de l’anomalie magnétique 7 (24 Ma) correspondant à une réorganisation globale des plaques dans tout l’Océan Indien, (2) l’individualisation de la plaque Arabe du reste de l’Afrique (30 Ma), (3) la phase d’expansion ultra-lente de la dorsale de Carlsberg, entre 40 et 25 Ma, (4) le ralentissement de la plaque Afrique à 30 Ma
The orogenic continental plateau result from the interplay, no well constraints, between surface and deep processes. Orogenic plateau develop frequently on upper plate of the subduction zone s. L. , in the case of subduction/collision continental (i. E. Tibetan plateau, Turkish-Iranian plateau) or oceanic subduction (i. E. The Altiplano). The formation and uplift of Iranian Plateau are a key-example but unexplained of high endorheic relief, often compared to Tibetan plateau. The Iranian plateau, average elevation of 1500 m, is located at the rear of the Zagros collision belt, result of collision between stretched Arabian margin and Eurasia following the closure of Neotethys Ocean during Eo-Oligocene (i. E. 35 Ma). A number of recent studies have suggested an implication of a recent (10-5 Ma) slab break-off below Central Iran to explain the formation of the Iranian plateau. By contrast to the other continental plateau, the sedimentary records show that the elevation of the future Iranian plateau is virtually zero at the start of collision and, consequently all plateau topography is developed post-collision. This study presents a coupled analysis between thermochronology and numerical modelling of Iranian plateau formation. This approach allows us to: (1) precise the plateau uplift timing and integrate it into geodynamics of Arabia-Eurasia convergence and (2) highlight the causes of this uplift. The first part of this work brings for the first time, thermochronological constraints on the plateau uplift from (U-Th/He on apatite and Fission Tracks on apatite and zircon). Apatite and zircon single grain cooling age data were collected on plutonic rocks from the internal domains of Sanandaj-Sirjan Zone (SSZ), Urumieh-Doktar magmatic arc (UDMA), Central Iran and, for comparison, Kopet Dagh. The results suggests a constant uplift of plateau since at least 25-20 Ma. We show since 40 Ma, (i. E. The onset of continental subduction) exhumation is located near the suture zone (i. E. Along the SSZ). Starting from 25 Ma, exhumation shifts from suture zone to Iranian plateau area (Eurasian upper plate). This exhumation migration is interpreted as a migration of deformation accommodation: located on suture zone during the firsts stages of stretched Arabian margin subduction (~40 Ma), it is positioned on the upper plate (~25-20 Ma) after the blockage of continental subduction and the suturing of the plates. Most importantly, we conclude that the uplift of the Iranian plateau was a constant, steady process over the last 20 Ma, at least as a first approximation, as inferred from the combination of constant exhumation in the UDMA and sedimentary records of the central Iranian basin. In the second time, thermomecanical experiments were developed for modelling both the topographic and geodynamic evolution of Iranian plateau. A first preliminary part of this modelling word was to test the quality of monitoring topographic models, through a rheological/topographic of test-areas, the cratons. These models, applied to Iranian case, showed that the slab detachment under the Eurasian lithosphere have no major impact on upper plate topography. Our experiments show that the transition from oceanic subduction to continental subduction very rapidly (< 1Ma) results in significant topography (~3 km) and horizontal shortening located above the subduction interface. The results indicate a significant influence of mantle flow on topography during continental subduction and break-off processes. In fact, after the decrease of the convergence rate in response to the continental subduction and slab break-off, the mantle lithosphere of the overriding plate delaminates from the overlying crust (as suggested by tomographic studies). With local isostatic adjustment, subduction and delamination driven crustal processes plateau-like uplift occurs. Unlike the models proposed for the formation of the Tibetan plateau, the crustal thickening is not necessary in the construction of plateau. The models also showed that the topography uplift, guided by thermal erosion of lithospheric mantle, migrates from the suture zone to the internal parts of the belt (upper plate) as suggested by the thermochronological results. Finally, this coupled approach allowed to specify the timing of Iranian plateau uplift, but also to understand what are the causes can lead to present geological structures. This geodynamic evolution, integrated in Arabia-Eurasia convergence history bring new constraints on the timing of the onset of stretched Arabian margin subduction and on the collision sensu stricto. At a larger scale, these new data can be confronted to (1) the recording of magnetic anomaly 7 (24 Ma) corresponding to a global plate reorganization through the Indian Ocean, (2) the individualization of Arabia from Africa plate (30 Ma), (3) ultra-slow spreading period between 40 and 25 Ma along Carlsberg ridge, (4) the slowdown of African plate at 30 Ma

Ce travail, effectué dans le cadre d'une collaboration avec la Compagnie Française de Raffinage Total France, s'inscrit dans le cadre général de l'étude du comportement rhéologique du bitume. Plus précisément, notre contribution consiste en la mise au point d'un dispositif expérimental permettant l'étude du comportement mécanique de ce matériau à moyenne et basse température. Dans une première partie, nous nous consacrons à présenter l'état actuel des connaissances dans ce domaine, tant d'un point de vue expérimental que théorique. Une seconde partie, a pour but la description du dispositif expérimental (T. E. E. ) que nous avons mis au point ainsi que l'analyse des résultats expérimentaux que nous avons obtenus. Enfin, une troisième partie traite de la simulation numérique par éléments finis des essais précédemment décrits ainsi que de celle de l'essai de pénétrabilité. Différents modèles viscoélastiques et viscoplastiques non linéaires ont été utilisés pour effectuer ces simulations, après calage de leurs paramètres à l'aide des résultats expérimentaux
This study, performed in the framework of a collaboration with the Compagnie française de Raffinage Total France, is part of a general study on the rheological behaviour of bitumen. More specifically, our contribution consists of the development of an experimental apparatus allowing mechanical behaviour study of the bituminous material at low and medium temperature. In a first part we present the state of the art in this domain from experimental as well as theoretical point of view. In the the second part we describe the developed apparatus for torsion-compression tests on hollow cylindrical sample and we analyse the experimental results we have obtain. Finally the third part deals with numerical computations by the finite element method of the tests described in the previous part as well as the penetration tests. Different non-linear viscoelastic models have been used for this purpose after calibration of their parameters according to the experimental results

Depuis leur découverte en 1986, les cuprates supraconducteurs ne cessent d'intriguer les physiciens en raison de leurs températures critiques supraconductrices records et de la complexité de leur diagramme de phase, qui réserve son lot de mystères. Ma thèse porte sur l'étude de ces matériaux, dont je présente une revue de littérature dans le premier chapitre. Durant mon doctorat, j'ai étudié la chaleur spécifique de ces matériaux avec une technique de calorimétrie adaptée aux contraintes de champs magnétiques intenses. Cette technique expérimentale est un outil de choix pour déterminer les propriétés électroniques de ces systèmes, tout en étant sensible à la présence de transitions de phases, comme je le montre dans le deuxième chapitre. Le dispositif de calorimétrie utilisé, présenté dans le troisième chapitre, est spécifiquement développé pour permettre les mesures en champs magnétiques intenses jusqu'à 35 T et à basse température jusqu'à 0.3 K, ce qui permet d'étudier l'état normal des cuprates jusqu'aux plus basses températures, lorsque la supraconductivité est détruite par le champ magnétique. Mes travaux de thèse portent principalement sur l'étude de deux régions du diagramme de phase des cuprates et font l'objet des quatrième et cinquième chapitres de cette thèse. Premièrement, la phase pseudogap, dans laquelle j'ai cherché à observer les signatures thermodynamiques d'une transition de phase au dopage p* où cette phase disparaît. Deuxièmement, dans la phase où existe un ordre de charge, dans le but de déterminer la nature de la surface de Fermi après reconstruction par cet ordre. Dans le quatrième chapitre, je présente les résultats de l'étude sur la transition à p* dans les composés Nd-LSCO et Eu-LSCO, que j'ai étendue à LSCO, Bi2201 et Tl2201. Dans ces cinq composés, nous observons une augmentation de la chaleur spécifique électronique à l'approche de p*, associée à une dépendance en température logarithmique au voisinage de p*. Ces signatures sont communément observées au voisinage de points critiques quantiques et mettent en évidence de nouvelles propriétés de la phase pseudogap. Dans le cinquième chapitre, je présente mon étude de l'ordre de charge de Hg1201, un cuprate modèle pour l'étude de la reconstruction de la surface de Fermi. Nous observons que la densité d'états électroniques que nous obtenons en calorimétrie est trois fois plus élevée que celle déterminée à partir de mesures d'oscillations quantiques. Ceci remet en question l'hypothèse que la surface de Fermi de Hg1201 reconstruite par l'ordre de charge serait constituée d'une unique poche d'électrons
Since their discovery in 1986, cuprate superconductors are still a puzzle, mainly because of their record-breaking superconducting critical temperatures and the complexity of their phase diagram, which still holds its share of mysteries. My thesis is about the study of these materials, upon which I give a literature survey in the first chapter. During my PhD, I studied the specific heat of these materials. This experimental technique is a powerful tool for harvesting electronic properties and is at the same time sensitive to phase transitions, as I explain in the second chapter. The calorimetric setup I used, detailed in the third chapter, was designed to allow for the measurement of specific heat in a high magnetic field environment up to 35 T, for temperatures down to 0.3 K, which allowed me to study the normal state of cuprates down to the lowest temperatures, when superconductivity is quenched by the magnetic field. My PhD work is mainly focused on the study of two regions of the phase diagram of cuprates that are the subject of the fourth and fifth chapters of this thesis. Firstly, in the pseudogap phase, where I looked for thermodynamic signatures of the transition at the doping p* where this phase ends. Secondly, in the charge order phase, aiming to bring elements to better determine the nature of the Fermi surface after reconstruction by this order. In the fourth chapter, I present the results of the study on the transition at p* in compounds Nd-LSCO and Eu-LSCO, that I extended to LSCO, Bi2201 and Tl2201. In these five compounds, we observe an increase in the electronic specific heat when approaching p*, associated with a logarithmic temperature dependence close to p*. These signatures are commonly observed around quantum critical points and bring out new properties of the pseudogap phase. In the fifth chapter, I present my study of the charge order phase of Hg1201, a model system for studying the Fermi surface reconstruction. We observe that the electronic density of states measured by calorimetry is three times larger than the one obtained from quantum oscillations measurements. This leads us to question the hypothesis that the reconstructed Fermi surface of Hg1201 by the charge order would consist in a single electron pocket

Dans cette these nous presentons des mesures effectuees sur l'3he-b superfluide par resonance magnetique nucleaire a des temperatures de l'ordre de 0. 2 mk. La richesse des proprietes observees est liee a la symetrie du parametre d'ordre qui peut etre decrit par une matrice de rotation entre le spin et le moment orbital des paires de cooper. Les etudes prealables avaient ete effectuees sur une gamme de temperature dans laquelle la dynamique du moment orbital est amortie par les interactions avec les quasi-particules. Nous presentons dans ce manuscrit l'etude de nouvelles proprietes de l'3he dans la limite des ultra-basses temperatures. Les resultats obtenus suggerent que dans ce nouveau domaine de temperature le mouvement du moment orbital est possible, et de ce fait la dynamique des spins nucleaires presente une extraordinaire richesse. Nous avons etudie la precession homogene de domaines macroscopiques quantiques. L'aimantation de cet etat excite de l'3he superfluide devient instable en-dessous d'une temperature caracteristique nommee t c a t (temperature de relaxation catastrophique). Nous avons montre que le processus de relaxation dominant a cette temperature est associe a la dynamique du moment orbital. Pour des temperatures inferieures, nous avons etudie les excitations magnetiques de type ondes de spins. Nous observons pour la premiere fois un comportement non-lineaire que nous attribuons a une deformation spatiale dynamique du parametre d'ordre. La derniere partie de notre etude a porte sur l'influence des impuretes sur le parametre d'ordre du superfluide, qui peut etre observee en confinant le superfluide dans un materiau de forte porosite, l'aerogel. Nos mesures de rmn continue, effectuees dans une large gamme de temperature et de pression, nous ont permis de completer le diagramme de phases de l'3he dans ce regime ou le libre parcours moyen est determine par les impuretes.

Ce travail de thèse a porté sur l'étude des réactions unimoléculaires de décomposition des alcènes à basse température. L'oxydation de ces molécules est primordiale dans la compréhension des mécanismes de combustion, car elles peuvent être présentes initialement dans des carburants usuels ou formées en tant qu'intermédiaires dans le processus d'oxydation. L’étude théorique menée peut se décomposer en deux parties : - L’étude des réactions de décomposition des radicaux hydroxyalkylperoxyles (HOROO•) obtenus à partir de l’addition d’un radical •OH sur l’alcène, suivi par une addition du radical •ROH sur l’oxygène moléculaire. Cette étude a été conduite de façon systématique sur un ensemble de radicaux représentatifs d'alcènes afin de mettre en évidence l'influence de l'environnement intramoléculaire sur les constantes de vitesse. Les résultats obtenus ont montré l’influence très nette de certains paramètres comme la présence d'un groupement hydroxyle en position β par rapport à l'atome de carbone réactif, la nature des atomes de carbone portant les hydrogènes transférés, la taille des cycles de transition ou encore la présence d'une liaison hydrogène intramoléculaire. - L’étude des réactions de décomposition unimoléculaires des radicaux allylperoxyles obtenus à partir de l’addition des radicaux allyliques sur l’oxygène. La grande complexité de ces systèmes a été mise en avant au cours de ce travail. Il a ainsi pu être mis en évidence que la formation d'un composé de type 1-alcenyloxirane est favorisée à basse température ce qui montre l'importance de ces réactions, souvent négligées dans les modèles
This work focused on the study of the unimolecular decomposition of the low-temperature reactions of alkenes. The oxidation of these molecules is essential in the understanding of the mechanisms of combustion, because they are initially present in conventional fuels or formed as intermediates in the oxidation process. The theoretical study can be divided in two parts: - The study of the decomposition of hydroxyalkylperoxyl radicals (HOROO•) obtained from the addition of an •OH radical on the alkene, followed by a subsequent addition of the formed radical •ROH on molecular oxygen. This study was conducted in a systematic way on a set of representative radicals of alkenes in order to highlight the influence of the intramolecular environment on the rate constants. The results clearly showed the major influence of parameters such as the presence of a hydroxyl group in β position with respect to the reactive carbon atom, the nature of the carbon atoms bearing the transferred hydrogen, the size of the transition state ring and the presence of intramolecular hydrogen bonds. - The study of the unimolecular decomposition of the allylperoxy radicals obtained from the addition of a resonance-stabilized radical on molecular oxygen. The complexity of these systems, specifically induced by the mesomeric structures of heavy allyl radicals and the role of cis and trans conformations alkenes parents, have been highlighted in this work. It has been shown that the formation of a compound 1-alkenyloxirane is favored at low-temperatures, which shows the importance of these reactions, usually neglected in the kinetic models for the combustion of alkenes

Les cMUT sont des microsystèmes principalement utilisés pour de l’imagerie médicale. Afin de développer de nouvelles architectures de sondes, intégrer l’électronique de commande devient impératif. Pour y parvenir, la température du procédé de réalisation ne doit pas excéder 400°C. Cela nécessite donc de revoir les procédés et matériaux utilisés. Pour répondre à cette problématique, nous avons utilisé une électrode originale en siliciure de nickel obtenu à 400°C, une couche sacrificielle en nickel et une membrane en nitrure de silicium déposée à 200°C. Des cMUT ont été fabriqués sur un substrat silicium. Ils présentent les caractéristiques souhaitées à savoir une forte fréquence de résonance (16,4MHz), une tension de collapse maitrisée (65V) et un coefficient de couplage électromécanique satisfaisant (0,6). De plus, le procédé développé peut être étendu à d’autres types de substrats
CMUTs are innovating microsystems for ultrasonic medical imaging. To develop new array architectures, monolithic integration of integrated circuits is required. In this context, microsystems must be achieved using process temperature limited to 400°C. The main objective of this PhD thesis is the development of alternative processes and materials to replace usual ones done at high temperature. We have developed a nickel silicide bottom electrode at 400°C, a metallic sacrificial layer and a silicon nitride membrane deposited at 200°C. The devices, fabricated on silicon substrates, are functional with a high resonance frequency (16.4MHz), a mastered collapse voltage (65V) and an efficient electromechanical coupling coefficient (0.6). Moreover, this low temperature process was successfully applied on other substrates such as glass

Les applications émergentes des nanocristaux de CdSe nécessitent une compréhension approfondie des propriétés d’émission et de relaxation des sous-niveaux de structure fine de l’exciton de bord de bande. Cette thèse porte sur l’étude spectroscopique de nanocristaux individuels de CdSe présentant une photostabilité remarquable aux températures cryogéniques. La distribution spectrale de leur photoluminescence en fonction de la température et d’un champ magnétique appliqué fournit une signature précise des niveaux de plus basse énergie, révélatrice de leur morphologie et leur structure cristalline. Une méthode d’excitation de la luminescence de haute résolution spectrale a été développée pour sonder la totalité des niveaux de structure fine. Les raies de recombinaison des huit états ont ainsi été résolues pour la première fois dans une situation de levée totale de dégénérescence produite par l’anisotropie des nanocristaux et l’application d’un champ magnétique. L’excitation sélective des nanocristaux dans les niveaux supérieurs de la structure fine permet aussi d’étudier les mécanismes de relaxation de spin entre les branches excitoniques à trou lourd et à trou léger. Des canaux de relaxation sélectifs peuvent notamment être mis à profit pour préparer un nanocristal dans un niveau quantique unique.Des nanocristaux à double coque ont été conçus pour être efficacement photo-chargés, produisant une émission stable à partir de l’exciton chargé (trion) à la température de l’hélium liquide. La recombinaison du trion est purement radiative, avec une signature spectrale caractérisée par une raie d’émission sans phonon unique et intense. Sous champ magnétique, son éclatement en quatre composantes Zeeman livre les facteurs de Landé de l’électron et du trou. L’analyse des poids de ces composantes permet aussi de trouver le taux de relaxation de spin du trion et le signe de sa charge. Une inhibition remarquable de la relaxation de spin se produit lorsque l’éclatement Zeeman est inférieur à l’énergie du premier mode de phonons acoustiques du nanocristal
The development of emerging applications of CdSe nanocrystals requires a detailed understanding of the band-edge exciton fine structure and relaxation pathways. This thesis is focused on cryogenic spectroscopy of single nanocrystal with a remarkable photostability. Photoluminescence spectra as a function of temperature and under external magnetic fields provide a spectral fingerprint of the low energy sub-levels, revealing the morphology and the crystal structure of individual nanocrystals. In order to probe the entire band-edge exciton fine structure, a high resolution luminescence excitation technique has been developed. Zeeman and anisotropy-induced splittings are used to reveal the entire 8-state band-edge fine structure, enabling complete comparison with band-edge exciton models. State selective excitation allows the preparation of single quantum states. It is also used to map the hole spin relaxation pathways between the fine structure sub-levels.Charged quantum dots provide an important platform for a range of emerging quantum technologies. Double shell CdSe nanocrystals are engineered to efficiently ionize at cryogenic temperatures, resulting in trion emission with a single sharp zero-phonon line and a near-unity quantum yield. Zeeman splitting of this line enables direct determination of electron and hole g-factors. Spin relaxation is observed in high fields, enabling identification of the trion charge. Importantly, we show that spin flips are completely inhibited for Zeeman splittings below the low-energy bound for confined acoustic phonons. This charac- teristic unique to colloidal quantum dots has potential applications in single spin coherent manipulation

Une première partie de cette thèse est méthodologique: elle vise à améliorer la thermochronométrie (U-Th-Sm)/He sur apatite et les modèles de diffusion actuels. Nous avons étudié le cas du Massif Armoricain (France), et celui des Alpes Suisses. Nos travaux montrent que la rétentivité en hélium des apatites est plus élevée que prévu par les modèles traditionnellement utilisés. Une approche statistique comprenant des algorithmes d'apprentissage montre que la composition chimique des grains ne semble pas jouer sur la rétentivité des apatites en hélium. Le principal paramètre contrôlant la dispersion des âges hélium est l'état d'endommagement des cristaux. Nous proposons une approche de physique/minéralogie expérimentale pour le caractériser à l'échelle nanométrique. Dans la dernière partie de la thèse, nous avons appliqué la méthode (U-Th-Sm)/He sur apatite au cas de la marge algérienne. Nous mettons en évidence une phase majeure de dénudation dans la région des Petites Kabylies au cours du Tortonien. Cette phase marque probablement le début de l'inversion de la marge, bien plus précocement que suggéré jusqu'alors
The first part of the thesis aims at improving the methodology and the models involved in apatite (U-Th-Sm)/He thermochronology. For this purpose, we studied two geological cases: the Armorican Massif (France) and the Swiss Alps. Our work suggests that apatite helium retentivity is higher than predicted in traditional models. A statistical approach using machine learning algorithms evidences that the apatite chemical composition of grains does not influence helium retentivity. The key parameter is the parent radionuclide and the crystal damage contents. We suggest an experimental procedure in order to characterize damage in apatite at the sub-micrometer scale. In the last part of the thesis, we applied the (U-Th-Sm)/He method to the Algerian Margin. We evidenced a major denudation phase in Petite Kabylie ("Lesser Kabylia") during the Tortonian times. This phase likely corresponds to the initiation of the margin inversion, earlier than previously suggested

Des apatites nanocristallines biomimétiques (ANB), de formule Ca10-x-Z(PO4)6-x(HPO4)x(OH)2-x-2Z, (H2O)n, ont été synthétisées par précipitation en milieu aqueux puis consolidées par frittage flash (Spark Plasma Sintering, SPS). Elles sont composées de nanocristaux munis d'un coeur apatitique entouré d'une couche phosphocalcique hydratée de surface contenant des ions phosphate, hydrogénophosphate et calcium "non-apatitiques" mobiles et facilement échangeables, qui leur confère une forte réactivité. La composition chimique, la structure et la morphologie des nanocristaux synthétisés évoluent avec le vieillissement en solution et ils tendent vers une plus grande stabilité thermodynamique. Bien que la teneur en espèces chimiques non-apatitiques diminue dans la couche hydratée, leur présence reste importante même après une longue maturation. Le procédé de frittage par SPS à basse température (150°C) de ces ANB a permis d'élaborer des céramiques poreuses fortement cohésives. Le phénomène de frittage ainsi observé suggère une consolidation de type "fusion cristalline" qui met à contribution la forte réactivité de surface des nanocristaux via leur couche hydratée de surface. Le module d'élasticité (12 à 35 GPa) et la résistance à la rupture en flexion (environ 10 MPa) de ces céramiques sont voisins de ceux du minéral osseux. De plus, la taille nanométrique des cristaux, bénéfique à la biorésorption après implantation en site osseux, et la présence d'espèces ioniques nonapatitiques mobiles favorable à la bioactivité sont préservées après SPS. Ces propriétés offrent aux céramiques d'ANB un potentiel particulièrement intéressant pour des applications en ingénierie tissulaire osseuse.

Cette thèse porte sur le gaz de Bose à basse température. La première partie présente le lien mathématique entre la condensation de Bose-Einstein et le groupe des permutations. L'expression de la fonction de partition bosonique en intégrale de chemin fait apparaître la factorisation en produit de cycles des permutations. Pour un gaz de Bose idéal, l'existence d'un condensat de Bose-Einstein est équivalente à l'apparition de cycles de longueur infinie. La discussion s'étend ensuite aux gaz en interaction, et à l'étude de la superfluidité. La deuxième partie se concentre sur les gaz atomiques ultra-froids quasi-bidimensionnels, qui sont l'objet d'expériences récentes. L'approche du gaz de Bose en intégrale de chemin a permis de clarifier le rôle de l'excitation thermique résiduelle du mouvement vertical. Un modèle de champ moyen tenant compte de la troisième dimension est en accord avec les résultats numériques et expérimentaux, au-dessus de la température critique. Les déviations par rapport à la théorie de champ moyen sont étudiées au voisinage de la transition superfluide, où le gaz entre dans un régime dégénéré avec de forts effets de corrélations de paires.

Cette thèse présente de nouveaux modes de croissance du graphène, basés sur le dépôt PECVD d'une part et l'implantation ionique d'autre part. En séparant la phase de recuit de la phase d'introduction, l'implantation ionique - que nous fûmes les premiers à employer - nous a permis d'isoler des facteurs importants du traitement thermique. Nous avons ainsi pu obtenir une compréhension profonde de certains des mécanismes de croissance : du fait d'une diffusion très rapide, la distribution finale du carbone dans un film de Ni dépend du détail du traitement thermique qui est appliqué pendant ou après l'introduction de carbone. Nous montrons en particulier que deux espèces de matériaux graphitiques sont obtenues après un traitement donné : constituées de fins monocristaux de graphite d'une part, qui se développentvraisemblablement durant le plateau haute température, et de "few‐layer graphene" nanocristallin d'autre part qui apparaît très certainement durant le refroidissement. Le dépôt PECVD soumet un film métallique à un plasma hautement réactif, introduisant des atomes de carbone dans le voisinage de sa surface.Effectuer cette opération à haute température provoque la diffusion des atomes de carbone à travers le film. Cette technique a délivré notamment des nanotubes de carbone d'excellente qualité. Ici, nous l'avons adaptéeà la croissance de graphèneet en avons obtenu des films de graphène sur Ni, à des températures aussi basses que 450 °C. De plus, cette technique s'est avérée délivrer un deuxième film de graphène, à l'interfaceentre le Ni et son substrat isolant (SiO2ou verre). Ce second film se plaçant directement sur un substrat fonctionnel, nous avons développé un procédé simple pour l'utiliser directement dans undispositif, sans transfert. Nous avons ainsi développé un capteur d'humidité, par simple impression d'électrodes. Au‐delà de cette preuve de concept, nous devons maintenant explorer plus avant les mécanismes de croissance et les conditions de recuit pour le développement d'applications de ce graphène sans‐transfert et basse‐température.

Cette thèse présente de nouveaux modes de croissance du graphène, basés sur le dépôt PECVD d'une part et l'implantation ionique d'autre part. En séparant la phase de recuit de la phase d'introduction, l'implantation ionique - que nous fûmes les premiers à employer - nous a permis d'isoler des facteurs importants du traitement thermique. Nous avons ainsi pu obtenir une compréhension profonde de certains des mécanismes de croissance : du fait d'une diffusion très rapide, la distribution finale du carbone dans un film de Ni dépend du détail du traitement thermique qui est appliqué pendant ou après l'introduction de carbone. Nous montrons en particulier que deux espèces de matériaux graphitiques sont obtenues après un traitement donné : constituées de fins monocristaux de graphite d'une part, qui se développentvraisemblablement durant le plateau haute température, et de "few‐layer graphene" nanocristallin d'autre part qui apparaît très certainement durant le refroidissement. Le dépôt PECVD soumet un film métallique à un plasma hautement réactif, introduisant des atomes de carbone dans le voisinage de sa surface.Effectuer cette opération à haute température provoque la diffusion des atomes de carbone à travers le film. Cette technique a délivré notamment des nanotubes de carbone d'excellente qualité. Ici, nous l'avons adaptéeà la croissance de graphèneet en avons obtenu des films de graphène sur Ni, à des températures aussi basses que 450 °C. De plus, cette technique s'est avérée délivrer un deuxième film de graphène, à l'interfaceentre le Ni et son substrat isolant (SiO2ou verre). Ce second film se plaçant directement sur un substrat fonctionnel, nous avons développé un procédé simple pour l'utiliser directement dans undispositif, sans transfert. Nous avons ainsi développé un capteur d'humidité, par simple impression d'électrodes. Au‐delà de cette preuve de concept, nous devons maintenant explorer plus avant les mécanismes de croissance et les conditions de recuit pour le développement d'applications de ce graphène sans‐transfert et basse‐température.

Les travaux présentés sont relatifs à l'étude des mécanismes de conduction et de la magnétorésistance négative dans un semiconducteur II-V; CdAs2. Des mesures de résistivité et d'effet Hall ont été effectuées dans le domaine de température 290 K-1,6 K, à des champs magnétiques atteignant 1,5 Tesla. Le critère de Mott situe nos échantillons du côté isolant de la transition métal-isolant. Les deux premiers chapitres sont consacrés respectivement à la présentation des modèles théoriques décrivant les divers mécanismes de transport et à la description du dispositif expérimental utilisé. Un troisième chapitre aborde l'étude détaillée des énergies d'activation associées aux différents processus de conduction observés sur les courbes de variation de la résistivité avec la température. Un calcul variationnel de l'énergie d'ionisation des atomes donneurs dans CdAs2 est présenté. Le dernier chapitre de ce mémoire est consacré à l'étude de la magnétorésistance négative dans un régime de conduction par saut à distance variable. L'interprétation de ce phénomène nous a conduit à expérimenter plusieurs modèles théoriques. La confrontation de nos résultats expérimentaux aux modèles traitant la diffusion par une ou plusieurs impuretés ne nous a pas permis d'expliquer la magnétorésistance négative. Seule la théorie prenant en compte l'action du champ magnétique sur le front de mobilité et sur la longueur de localisation présente un excellent accord avec l'expérience

Etude des phenomenes physicochimiques impliques dans la pyrolyse des charbons. Experimentation du comportement thermique du charbon par thermogravimetrie, rmn au c13, mesure des debits gazeux en fonction de la temperature de pyrolyse avec comme variable operatoire le regime thermique (temperature croissante ou isotherme), la granulometrie du charbon, la masse de l'echantillon, l'addition de matiere minerale l'addition d'hydrogene au gaz d'entrainement. On etudie egalement le comportement des matieres volatiles degagees au cours de la pyrolyse. Elles sont elles-meme pyrolysees dans un deuxieme etage du reacteur contenant un solide inerte ou un lit de charbon prealablement pyrolyse

Cette thèse a pour but d'établir la structure des phases modulées incommensurables à pression normale et à basse température des conducteurs organiques quasi-unidimensionnels TTF-TCNQ et TSeF-TCNQ. Cette étude nous a conduit à déterminer à partir de données structurales obtenues par la techniques de diffraction des rayons X, le schéma réel de la distorsion de Peierls de la phase modulée de TTF-TCNQ existant en-dessous de la plus basse température de transition ("Phase d'accrochage"), en terme de modes de déplacements inter et intra-moléculaires. Nous montrons la prépondérance des composantes de translation translations parallèles au grand axe de la molécule pour TTF et perpendiculaires au plan moléculaire pour TCNQ) par rapport aux composants de libration. Ces résultats révèlent également une importante déformation intra-moléculaire de la molécule TCNQ. Un tel comportement displacif est interprété à partir de considérations sur les orbitales moléculaires concernées par les ondes de densité de charge (ODC) sur les deux types de chaînes, ainsi que par la géométrie d'empilement des molécules à l'intérieur de ces chaînes conductrices. Cette étude structurale nous a permis de déduire la structure des ODC dans la "phase d'accrochage". Nous montrons que la transition du premier ordre à 38 K conduisant à la "phase d'accrochage", se traduit par une modulation de l'amplitude et de la phase des ODC sur les chaînes TTF et seulement par une modulation de la phase des ODC sur les chaînes TCNO. Un modèle théorique simple basé sur les interactions Coulombiennes entre chaînes voisines permet d'expliquer la plus grande stabilité de la structure des ODC adoptée par TTF-TCNQ dans la "phase d'accrochage, par rapport à la structure présumée des ODC de la phase précédente ("phase de glissement"). Ce modèle montre que cette transition s'accompagne d'un changement de mode d'interaction entre ODC dans la direction a, et rend compte des phases relatives existant entre les différentes composantes de la modulation. Enfin, nous proposons une interprétation du "mécanisme d'accrochage de cette phase modulée à la valeur particulière qa = 0. 3a*
This thesis deals with the determination of the structure of the low temperature modulated phases at normal pressure of the organic quasi-one dimens10nal conductors TTF-TCNO and TSF-TCNO. This structural study by X ray diffraction techniques, leads us to express the displacement scheme of the Peierls distortions in lowest temperature modulated phase of TTF-TCNO ("locking phase") in terms of inter and intra molecular displacement modes. We show the prominence of the translation components over the liberation components of the displacements. These results reveal also an important intramolecular deformation of the TCNO molecule. Such a displacive behaviour is explained using considerations of the molecular orbitals related to the charge density wave (CDW) on the two types of chains, and the stacking configuration of the molecules inside the conducting chains. This displacement scheme allows to determine the structure of the CDW in the "locking phase". We show that the first order transition at 38 K which leads to the "locking phase", is associated to a modulation of the ampl1tude and the phase of the CDW on the TTF chains and a modulation of the phase of the cow on the TCNO chains. A simple theoretical model base on the coulombic interactions between the nearest chains, enables to explain the higher stability of the structure of the CDW determined experimentally, with respect to the structure of the previous phase ("Sliding phase"). This model shows that this transition corresponds to a change of the 1nteraction mode between the CDW m the direction of the axes, and yiels phases for each component of the modulation, in good agreement with those obtained experimentally. Finally we propose an interpretation of the "locking mechanism" for the lowest temperature phase at the special value qa = 0. 3a*

L'ajout d'oxyde de cuivre dans les ferrites spinelles nizn permet d'en diminuer les temperatures de formation. On parvient ainsi a diminuer les temperatures de chamottage et de frittage d'environ 300\c. Nous avons montre que l'oxyde de cuivre n'a pas un role de fondant mais qu'il permet l'acceleration des mecanismes de diffusion qui sont a l'origine de la formation de la phase et de la densification. L'optimisation de la composition chimique et des conditions de preparation (broyage, chamottage et frittage) conduit a des microstructures fines, homogenes et denses. Les substitutions par le cobalt diminuent les pertes magnetiques a faible et forte amplitude. Cet effet est attribue a l'anisotropie magnetique induite par les ions cobalt qui bloque les parois de domaines et supprime les pertes associees. Une reduction des pertes totales d'un facteur 5 peut ainsi etre obtenue par rapport a l'etat de l'art pour des frequences de fonctionnement comprises entre 1 et 2 mhz et des inductions inferieures a 25 mt. La resistivite electrique des ferrites nizncu substitues par le cobalt est elevee ( 10 8. M) et les pertes dielectriques sont faibles (tg 10 3 entre 1 mhz et 100 mhz). Ceci est attribue a des resistivites intrinseques des grains importantes associees a des microstructures fines et des densites elevees. Grace a l'abaissement des temperatures de frittage, il est possible de cofritter ces ferrites avec de l'argent pour realiser des composants inductifs integres (micro-inductances, ) presentant des performances optimales (coefficient de surtension eleve ou puissance volumique transmise importante).

Sous certaines conditions, un incident dans une centrale nucléaire peut mener à la rupture fragile par clivage de la cuve de refroidissement faite d'acier bainitique irradié. Pour comprendre l'origine de cette rupture, nous avons étudié la plasticité dans le fer Cubique Centré à basse température par des simulations à différentes échelles. Des simulations de Dynamique Moléculaire ont confirmé la forte dépendance du glissement des dislocations vis en fonction de la température et de la contrainte. Les informations issues de ces simulations ont été complétées par des données expérimentales pour bâtir un code de Dynamique des Dislocations dédié à la structure Cubique Centrée à basse température. Ce code a été utilisé pour modéliser la plasticité développée dans une latte de fer-alpha à différentes températures. L'analyse des microstructures confirme le rôle de l'abaissement de la température sur l'amorçage du clivage
An incident inside a nuclear power plant may lead to the cleavage of the nuclear vessel made of bainitic steel. Ln order to understand the origin of this fracture, we studied BCC-iron plasticity at low temperature using numerical simulations at different scales. Molecular Dynamics simulations show the high dependency of screw dislocation motion with temperature and stress. Results from these simulations were added to experiment datas to develop a new Dislocation Dynamics code dedicated to BCC iron at low temperature. The code was used to model plasticity into a ferritic lath for various temperatures. This work confirms that cleavage is favorised by low temperatures