Dissertations / Theses on the topic 'Niveau de Fermi'

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

Au cours de cette thèse, j'ai participé au montage complet d'une expérience visant à refroidir et manipuler deux espèces atomiques alcalines fermioniques, 6Li et 40K. Le dispositif expérimental a pour objectifs l'étude des mélanges de fermions ultra-froids de masses différentes et la réalisation d'un simulateur analogique quantique versatile. Lors de sa conception, nous avons assemblé une enceinte à ultra-vide, réalisé un système laser stabilisé complet pour chaque espèce et mis en place deux sources atomiques performantes, un ralentisseur Zeeman de 6Li et un piège magnéto-optique bidimensionnel de 40K; la plupart des grandeurs optiques et électriques ainsi que les diagnostiques d'imagerie étant contrôlés par voie informatique. Ces premières étapes ont permis l'obtention d'un piège magnéto-optique à deux espèces performant, contenant typiquement 5x10^9 atomes de 6Li et 8x10^9 atomes de 40K. Dans cette configuration, nous avons produit les premières molécules hétéronucléaires de 6Li40K* par photo-association, pour lesquelles nous avons observé et identifié 70 raies rovibrationnelles. Dans une seconde partie, je décris en détail le transport magnétique du mélange atomique entre la cellule du piège magnéto-optique et une cellule d'expérience, où règne un vide poussé et bénéficiant d'un grand accès optique. Ce dispositif complet, de sa conception à son optimisation expérimentale, en passant par son assemblage mécanique et la mise en place de diagnostiques numériques, fait partie intégrante de mon travail. Son efficacité a pu être testée et optimisée, permettant ainsi un transfert performant du mélange vers la cellule finale

Les « chimney-ladder » sont une famille de composés de métaux de transition à maille tétragonale présentant un paramètre c très grand. À partir de la méthode LMTO-liaisons fortes et de la technique de récursion, les densités d'états électroniques ont été calculées pour un grand nombre de ces structures. Le calcul montre que ces composés sont stabilisés par une hybridation p-d donnant une densité d'états faible au voisinage du niveau de Fermi, pour une concentration d'électrons de valence (VEC) de 14. Ce minimum de densité d'états est une véritable bande interdite dans certains cas (Ru₂Si₃, RuAl₂, Mn₁₁Si₁₉). Mn₁₁Si₁₉ et Cr₁₁Ge₁₉ ont la même structure cristallographique. Mn₁₁Si₁₉ est un semi-conducteur naturellement dopé-p, car le niveau de Fermi est légèrement au dessous du haut de la bande de valence (états liants). Dans le cas de Cr₁₁Ge₁₉, le niveau de Fermi est plus bas, dans une zone de forte densité d'états. Le critère de Stoner est satisfait, et le calcul prévoit (et l'expérience confirme) qu'il est ferromagnétique à basse température. Ru₂Sn₃et Ru₂Si₃ont une structure cristallographique voisine. La largeur de la bande d de Ru₂Sn₃ est plus étroite et le minimum correspondant au VEC de 14 est plus accusé dans Ru₂Si₃. Expérimentalement, Ru₂Si₃est un semi-conducteur (Eg = 1eV), alors que Ru₂Sn₃ est un métal mauvais conducteur. Certains alliages de structure TiSi₂, qui ont des propriétés similaires au « chimney-ladder » ont aussi été étudiés. Le calcul montre, comme pour les « chimney-ladder », la présence d'un minimum de densité d'états pour un VEC de 14.

La structure électronique des métaux synthétiques lamellaires obtenus par intercalation d'alcalins dans le graphite est l'objet de ce mémoire; synthèse des apports mutuellement complémentaires de la résonance magnétique des trois espèces paramagnétiques pressentes (électron de conduction, noyau alcalin et noyau 13-c), il en analyse la portée et les limites. La transformation (semi-métal)-(métal) provoquée par l'intercalation est bien mise en évidence (rpe, rmn de 13-c); des aspects bi- mais aussi tri-dimensionnels se manifestent, particulièrement en premier stade (composés les plus riches). Des paramètres de transport sont estimés (rpe). En relation avec la rpe, certaines particularités de la diffusion des porteurs en milieu anisotrope sont précisées; un temps de relaxation tensoriel pour le mouvement des porteurs est introduit et les conditions dans lesquelles ce tenseur est symétrique sont établies. L'inhomogénéité de la répartition des charges dans les stades élevés (composés dilués) est mise en évidence par la rmn de 13-c. Les champs hyper fins dipolaires et de contact (indirect) ainsi que le terme orbital (local) d'un état pi sont séparés. A cet effet, le choix raisonné d'une référence carbone et l'étude d'un échantillon de graphite pur à champ démagnétisant homogène (sphère) ont été déterminants. Le lien avec la susceptibilité orbitale est discute. La présence de l'électron de Fermi au voisinage, et au contact du noyau alcalin est clairement attestée en premier stade (rpe, rmn); un caractère s-alcalin est estimé à 0,05 à 0,15 selon l'intercalant. Les stades supérieurs s'accordent mieux à un transfert de charge quasi-total. Les corrélations électroniques paraissent négligeables. Des informations structurales sont obtenues. La confrontation des résultats aux modèles de bandes montre que, soigneusement examinés, ces derniers paraissent moins se contredire que se compléter et sont compatibles.

Nous présentons dans ce travail une étude des propriétés de quelques supraconducteurs organiques étudiés sous pression et sous champ magnétique élevé. Nous avons établi le diagramme de phases entre deux phases supraconductrices de (BEDT-TTF)2I3 dans le plan P-T en utilisant la technique de l'ATD. Nous avons montré qu'il y a une zone triangulaire à éviter pour stabiliser la phase de haute Tc' et qu'elle est métastable au-dessous de ce triangle. La phase de basse Tc' qui est stable à basse température, devient métastable en appliquant la pression et subit une transition du premier ordre en chauffant sous pression. Ce phénomène est expliqué par la théorie de Ginzburg-Landau avec le modèle de deux minima dans l'énergie libre. Nous présentons ensuite la mesure de l'effet de Haas-Shubnikov. Nous avons observé des oscillations gigantesques de magnétorésistance dont l'amplitude dépasse dix fois la magnétorésistance résiduelle à 12T et 380mK. Nous en avons déduit une surface de Fermi cylindrique légèrement modulée. La comparaison est faite avec le composé de la même famille, (ET)2IBr2. Ensuite, la dépendance du comportement résistif en fonction de la pression est étudiée en utilisant la pression de gaz d'hélium, notamment dans le composé (ET)2Cu(SCN)2 où nous présentons l'évolution du maximum de résistance avec la pression et dans (ET)2Re04 où nous montrons l'évolution de la transition métal-isolant avec la pression. Finalement, nous présentons quelques mesures du pouvoir thermoélectrique sur TTF[Ni(dmit)2]2
We have studied several organic superconductors under pressure in a magnetic field. We have established the phase diagram between two superconducting phases of (ET)2I3 by DTA. We have found that there is a triangular region to be avoided so as to stabilize the high Tc phase and that it is metastable below this triangle. Low Tc phase, which is stable at low temperature, becomes also metastable in applying the pressure and undergoes a first order phase transition when heated under pressure. This phenomenon could be explained with the Ginzberg-Landau theory of phase transition. We have performed the Shubnikov-de Haas effect measurement and found a very large magnetoresistance oscillation whose amplitude reaches 10 times of its residual resistance at 12T and 380mK. We derived a cylindrical Fermi surface with small warping from the observed frequency and beating. The comparison was done with neighbor compound, (ET)2IBr2. Then, the pressure dependence of the resistance behavior in two compounds using helium gas pressure technique has been studied, especially the evolution of the resistance maximum in (ET)2Cu(SCN)2 and that of the metal-insulator transition in (ET)2ReO4. Finally, we present the thermoelectric power study of TTF[Ni(dmit)2]2

Cette thèse montre comment des mesures in situ de potentiel de surface à l'aide d'une sonde de Kelvin, couplées au dépôt par plasma de silane de couches minces de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H) permettent de déterminer la position du niveau de Fermi en fonction du dopage et les profils de potentiel présents aux abords des jonctions à base de a-Si:H. Les densités d'états localisés de volume et de surface sont déduites pour une large gamme de dopages au phosphore et au bore. La densité d'états profonds de volume est de l'ordre de 5x1016cm-3 dans les échantillons non dopés. Elle augmente avec le dopage. Une faible valeur de la densité d'états de surface est obtenue, de l'ordre de 5x1011 cm-2 eV-1, quel que soit le niveau de dopage. Cette valeur augmente, suite à divers traitements de surface (oxydation, plasma d'argon). L'étude des photovoltages spectroscopiques est également abordée, en particulier in situ. Il est montré que les zones de charge d'espace et la profondeur de pénétration des photons sont des éléments essentiels pour leur compréhension
This thesis shows how in situ surface potential measurements by means of a Kelvin probe, combined with the plasma deposition of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin films, allow a determination of the Fermi level position as a function of doping and of the potential profiles at a-Si:H based junctions. The densities of bulk and surface localized states are deduced for large phosphorus and boron doping ranges. The density of deep bulk states is about 5x1016cm-3 in undoped samples, and it increases with doping. A low value cf the density of surface states is found, about 5x1011 cm-2 eV-1 independant of doping. This value increases, due to surface treatments (oxidation, argon plasma). Spectroscopic photovoltages are also studied, particularly in situ. It is shown that space charge layers and photons penetration depths are essential elements for their understanding

Les détecteurs infrarouge à puits quantiques photovoltaïques sont des capteurs intéressants pour des applications où les flux de photons à détecter sont faibles, car ils permettent de s'affranchir du courant d'obscurité. Le premier chapitre de cette thèse présente l'évolution des ces détecteurs au travers d'un comparatif des caractéristiques, permettant de comprendre pourquoi le détecteur à cascade quantique (QCD) est un dispositif intéressant pour la détection infrarouge. Le second chapitre propose un modèle de transport électronique valable proche de l'équilibre thermodynamique, dans lequel nous considérons que seules les interactions électrons/phonons peuvent transférer les électrons d'une sous-bande d'énergie vers une autre. L'introduction de quasi-niveaux de Fermi, associés à chaque période du dispositif permet de donner une approche globale plus simple de ces transferts. On montre ainsi que la densité de courant, qui se déduit de manière générale en comptabilisant les échanges électroniques entre les sous-bandes, est analogue à celle d'une diode Schottky, permettant de donner une expression simple de la résistivité, qui est alors interprétée comme une relation d'Einstein. Le modèle est ensuite confronté aux résultats expérimentaux. Enfin, un dernier chapitre présente un échantillon QCD détectant à 5.7 µm, qui est dans un premier temps caractérisé optiquement et électriquement. Le modèle précédent lui est appliqué afin donner une première approche de l'influence des différents paramètres. Cette comparaison permet de mettre en évidence quelques limites liées aux hypothèses simplificatrices du modèle.

Semiconductor surfaces coupled to molecular structures derived from organic chemistry form the basis of an emerging class of field-effect devices. In addition to molecular electronics research, these interfaces are developed for a variety of sensor applications in the electronic and optical domains. Of practical interest are self-assembled monolayers (SAMs) comprised of n-alkanethiols [HS(CH[subscript 2])[subscript n]R], which couple to the GaAs(001) surface through S-GaAs covalent bond formation. These SAMs offer potential functionality in terms of the requisite sensor chemistry and the passivation effect such coupling is known to afford. In this thesis, the SAM-GaAs interface is investigated in the context of a photonic biosensor based on photoluminescence (PL) variation. The scope of the work is categorized into three parts: i) the structural and compositional analysis of the surface using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ii) the investigation of electronic properties at the interface under equilibrium conditions using infrared (IR) spectroscopy, the Kelvin probe method, and XPS, and iii) the analysis of the electro-optic response under steady-state photonic excitation, specifically, the surface photovoltage (SPV) and PL intensity. Using a partial overlayer model of angle-resolved XPS spectra in which the component assignments are shown to be quantitatively valid, the coverage fraction of methyl-terminated SAMs is shown to exceed 90%. Notable among the findings are a low-oxide, Ga-rich surface with elemental As present in sub-monolayer quantities consistent with theoretical surface morphologies. Modal analysis of transmission IR spectra show that the SAM molecular order is sufficient to support a Beer-Lambert determination of the IR optical constants, which yields the observation of a SAM-specific absorbance enhancement. By correlation of the IR absorbance with the SAM dipole layer potential, the enhancement mechanism is attributed to the vibrational moments added by the electronic polarizability in the static field of the SAM. Lastly, the surface Fermi level position is determined by XPS and is used to interpret SPV results in terms of a thiol-induced reduction of the surface cross-section for minority carrier-capture. Numerical analysis confirms this result based on the carrier transport theory of PL intensity by means of a reduction of the surface recombination velocity.

Lors de l'étude des réactions induites par des ions ¹⁶0 de 32. 5 MeV par nucléon, c'est-à-dire proche de l'énergie de Fermi, nous avons trouvé des produits de réaction ayant une vitesse et une masse proche de celle du projectile. L'analyse détaillée des canaux les plus importants 12C + et α 13C + α nous a permis de mettre en évidence la nature séquentielle du mécanisme de réaction par rapport à celui de la fragmentation directe. Les deux processus sous-jacents au mécanisme séquentiel sont la diffusion inélastique et le pickup d'un neutron peuplant les états du continuum en ¹⁶0 et en ¹⁷0. De plus l'importance de l'alignement du moment angulaire transféré pendant la réaction a aussi été mis en évidence en étudiant l'émission anisotrope des particules alpha dans le référentiel de l'éjectile. Des calculs de simulation suivant la méthode de Monte Carlo comparés à des calculs DWBA prédisant les sections efficaces des produits primaires ¹⁶0 ¹⁷0 confirment la prépondérance du mécanisme séquentiel et définissent, en outre, la nature des états excités et non liés de ces produits primaires
During the study of ¹⁶0 induced reactions near the Fermi energy at 32. 5 MeV per nucleon, we founded fast light particles in coïncidence with heavy beam-like products. The detailed analysis of the main coincidence channels singled out the dominance of sequential processes over direct or prompt fragmentation of the projectile. Inelastic scattering and one neutron pickup reactions populating unbound states in the primary ejectile are the main causses of this breakup. The in-plane enhancement of the alpha particles in the decaying ¹⁶0 and ¹⁷0 frames shows the alignement of angular momenta in the primary fragment. Properties of those primary unbound states are discussed in terms of DWBA, statistical theory and Monte Carlo calculations

L’alimentation en énergie des réseaux de capteurs miniaturisés pose une question fondamentale, dans la mesure où leur autonomie est un critère de qualité de plus en plus important pour l’utilisateur. C’est même une question cruciale lorsque ces réseaux visent à assurer une surveillance d’infrastructure (avionique, machines, bâtiments…) ou une surveillance médicale ou environnementale. Les matériaux piézoélectriques permettent d’exploiter l’énergie mécanique inutilisée présente en abondance dans l’environnement (vibrations, déformations liées à des mouvements ou à des flux d’air…). Ils peuvent ainsi contribuer à rendre ces capteurs autonomes en énergie. Sous la forme de nanofils (NF), les matériaux piézoélectriques offrent une sensibilité qui permet d’exploiter des sollicitations mécaniques très faibles. Ils sont également intégrables, éventuellement sur substrat souple.Dans cette thèse nous nous intéressons au potentiel des nanofils de matériaux semi-conducteurs piézoélectriques, tels que ZnO ou les composés III-V, pour la conversion d’énergie mécanique en énergie électrique. Depuis peu, ceux-ci ont fait l’objet d’études relativement nombreuses, avec la réalisation de nanogénérateurs (NG) prometteurs. De nombreuses questions subsistent toutefois avec, par exemple, des contradictions notables entre prédictions théoriques et observations expérimentales.Notre objectif est d’approfondir la compréhension des mécanismes physiques qui définissent la réponse piézoélectrique des NF semi-conducteurs et des NG associés. Le travail expérimental s’appuie sur la fabrication de générateurs de type VING (Vertical Integrated Nano Generators) et sur leur caractérisation. Pour cela, un système de caractérisation électromécanique a été construit pour évaluer les performances des NG réalisés et les effets thermiques sous une force compressive contrôlée. Le module d’Young et les coefficients piézoélectriques effectifs de NF de GaN; GaAs et ZnO et de NF à structure cœur/coquille à base de ZnO ont été évalués également dans un microscope à force atomique (AFM). Les nanofils de ZnO sont obtenus par croissance chimique en milieu liquide sur des substrats rigides (Si) ou flexibles (inox) puis sont intégrés pour former un générateur. La conception du dispositif VING s’est appuyée sur des simulations négligeant l’influence des porteurs libres, comme dans la plupart des études publiées. Nous avons ensuite approfondi le travail théorique en simulant le couplage complet entre les effets mécaniques, piézoélectriques et semi-conducteurs, et en tenant compte cette fois des porteurs libres. La prise en compte du piégeage du niveau de Fermi en surface nous permet de réconcilier observations théoriques et expérimentales. Nous proposons notamment une explication au fait que des effets de taille apparaissent expérimentalement pour des diamètres au moins 10 fois plus grands que les valeurs prévues par simulation ab-initio ou au fait que la réponse du VING est dissymétrique selon que le substrat sur lequel il est intégré est en flexion convexe ou concave
Energy autonomy in small sensors networks is one of the key quality parameter for end-users. It’s even critical when addressing applications in structures health monitoring (avionics, machines, building…), or in medical or environmental monitoring applications. Piezoelectric materials make it possible to exploit the otherwise wasted mechanical energy which is abundant in our environment (e. g. from vibrations, deformations related to movements or air fluxes). Thus, they can contribute to the energy autonomy of those small sensors. In the form of nanowires (NWs), piezoelectric materials offer a high sensibility allowing very small mechanical deformations to be exploited. They are also easy to integrate, even on flexible substrates.In this PhD thesis, we studied the potential of semiconducting piezoelectric NWs, of ZnO or III-V compounds, for the conversion from mechanical to electrical energy. An increasing number of publications have recently bloomed about these nanostructures and promising nanogenerators (NGs) have been reported. However, many questions are still open with, for instance, contradictions that remain between theoretical predictions and experimental observations.Our objective is to better understand the physical mechanisms which rule the piezoelectric response of semiconducting NWs and of the associated NGs. The experimental work was based on the fabrication of VING (Vertical Integrated Nano Generators) devices and their characterization. An electromechanical characterization set-up was built to evaluate the performance and thermal effects of the fabricated NGs under controlled compressive forces. Atomic Force Microscopy (AFM) was also used to evaluate the Young modulus and the effective piezoelectric coefficients of GaN, GaAs and ZnO NWs, as well as of ZnO-based core/shell NWs. Among them, ZnO NWs were grown using chemical bath deposition over rigid (Si) or flexible (stainless steel) substrates and further integrated to build VING piezoelectric generators. The VING design was based on simulations which neglected the effect of free carriers, as done in most publications to date. This theoretical work was further improved by considering the complete coupling between mechanical, piezoelectric and semiconducting effects, including free carriers. By taking into account the surface Fermi level pinning, we were able to reconcile theoretical and experimental observations. In particular, we propose an explanation to the fact that size effects are experimentally observed for NWs with diameters 10 times higher than expected from ab-initio simulations, or the fact that VING response is non-symmetrical according to whether the substrate on which it is integrated is actuated with a convex or concave bending

L’équation d’état de la matière nucléaire est un outil primordial dans la description des collisions entreions lourds, mais également dans la description de la formation d’objets ou de phénomènes astrophysiques(structure des étoiles à neutrons, fusion d’étoiles à neutron). Établir l’équation d’état de la matière nucléairerequiert de définir de manière précise les conditions thermodynamiques (densité, température, asymétrie pro-ton/neutron) dans lesquelles le systèmes évolue. Dans ce travail, nous abordons la problématique de l’étatd’équilibration maximal qui est atteint dans les collisions entre ions lourds, en terme d’énergie et d’isospin.Pour cela, nous utilisons la base de données expérimentale du multi-détecteur INDRA construite par lacollaboration au cours de ces 25 dernières années, en nous intéressant plus particulièrement aux collisionscentrales dans le domaine de l’énergie de Fermi, entre 10 et 100 MeV/nucléon. Nous présentons ainsi dansce document, comment à l’aide de simulation dédiées, il nous a été possible de relier le pouvoir d’arrêt de lamatière nucléaire à la section efficace de collision nucléon-nucléon dans la matière nucléaire. Nous apportonségalement des éléments de réponse au regard du transport de l’isospin dans les collisions centrales à l’aidedes rapports isobariques A = 3 construits à partir des tritons et des hélium-3. Ces différents résultats nouspermettent de mettre en avant le nouveau dispositif expérimental mis en place par les collaborations INDRAet FAZIA : le multi-détecteur FAZIA. Ce dernier est le résultat d’une période de recherche et développementde dix ans, ayant abouti à un multi-détecteur embarquant son électronique numérique sous vide, avec desperformances d’identification accrues (mesure de la charge Z et de la masse A jusqu’à Z = 25) par rapportaux multi-détecteurs des générations précédentes
The nuclear matter equation of the state is an essential tool in the description of heavy ion collisions,but also in the description of the formation of astrophysical objects or phenomena (neutron star structure,neutron stars fusion). Establishing the nuclear matter equation of state requires a proper definition of thethermodynamic conditions (density, temperature, proton/neutron asymmetry) in which the system evolves.In this work, we address the issue of equilibration reached in heavy ion collisions, in terms of energy andisospin. To do this, we use the experimental database of the INDRA array built by the collaboration over thepast 25 years, focusing on central collisions in the Fermi energy domain, between 10 and 100 MeV/nucleon.In this document, we present how, with the help of dedicated simulations, it has been possible to link thestopping power of nuclear matter to the in-medium nucleon-nucleon cross-section. We also provide someanswers regarding isospin transport in central collisions using the isobaric ratios A = 3 based on the tritonsand helium-3 particles. These different results allow us to highlight the new experimental apparatus devel-loped by the INDRA and FAZIA collaborations : the FAZIA array. The latter is the result of a ten-yearperiod of research and development, resulting in an array embedded its digital electronic under vacuum, withincreased identification performance (measurement of the Z charge and A mass up to Z = 25) compared tothe previous generations arrays

Pour approfondir certains aspects des réactions de transferts très inélastiques en ions lourds, une étude expérimentale de la production de noyaux dans les systèmes 40Ar+ 197Au et 40Ca+ 208Pb à deux énergies différentes pour chacun a été réalisée. L'élaboration d'un modèle de transferts stochastiques a permis de comprendre l'origine des dérives moyennes des distributions obtenues. Il permet notamment de montrer que la structure binaire du composite formé survit à la collision tant qu'on ne s'approche pas de la dissipation maximale. Cette constatation, ainsi que les résultats directs de la simulation, supportent l'idée d'une équilibration du mode d'isospin par transferts stochastiques plutôt que par des modes collectifs du système composite. Le modèle développé a été appliqué à des collisions pour des énergies de bombardement plus élevées : au voisinage de l'énergie de Fermi. La comparaison a porté sur les spectres en énergie, les dispersions en moments, les distributions isotopiques, les corrélations quasi-projectile quasi-cible, les multiplicités de neutrons. Cette analyse a permis de réconcilier les constatations expérimentales sur les vitesses élevées des fragments, leur énergie d'excitation, et la quasi absence de production au-delà de la masse du projectile. Malgré des écarts concernant la position des spectres en énergie et les distributions isotopiques, indiquant la nécessité de modifier le mécanisme de transfert ou de faire appel à la fragmentation, le bon accord général montre que les transferts dissipatifs jouent encore un rôle essentiel dans ce domaine d'énergie
In order to have a deeper insight on some features of heavy ion deep inelastic reactions, an experimental study of the fragment yield in the 40Ar+ 197Au et 40Ca+ 208Pb systems, respectively at two incident energies, has been performed. The elaboration of a model based on stochastic transfers allowed to understand the drift on the mean values of measured distributions. It especially shows that the binary structure of the composite system survives as far as the energy dissipation is not too close to the maximal one. This constatation, associated to the direct results of the simulation, infers that the relaxation of the isospin mode is more likely to be carried by stochastic transfers than collective modes of the composite system. The implemented model has been applied ta collisions at higher bombarding energy: near the Fermi energy. The comparison concerned energy spectra, moment dispersions, isotopic distributions, projectile-like target-like correlations, neutron multiplicities. This analysis allowed to reconcile experimental findings like high fragment velocities, excitation energy, and the drop of the yield for fragment masses higher than the projectile one. In spite of departures on the position of energy spectra and isotopic distributions, indicating the necessity for modifying the transfer mechanism or calling upon fragmentation, the overall good agreement shows that dissipative transfers are still playing a relevant role in this energy domain

Ce travail de thèse porte sur la modélisation de la diffusion du Be dans les couches en InGaAs obtenues par épitaxie par jets chimiques (EJC). Cette diffusion peut se produire au cours des traitements thermiques de dispositifs tels que le transistor bipolaire à hétérojonction (TBH) InGaAs/INP ce qui limiterait les performances fréquencielles de ce dispositif. Dans un premier temps, les mécanismes de diffusion à l'état solide ont été abordés. Une attention particulière a été accordée au mécanisme substitutionnel-interstitiel de diffusion (SID). Dans le cadre de la technologie bipolaire III-V, les procédés d'épitaxie par jets chimiques et de gravure ionique réactive (GIR) sont également explicités. D'autre part, la caractérisation de la diffusion par spectrométrie d'émission d'ions secondaires (SIMS) s'est avérée essentielle pour la validation de nos modèles théoriques. Pour expliquer les résultats expérimentaux, un nouveau mécanisme de diffusion interstitiel-substitutionnel généralisé est proposé. Ce mécanisme suppose la diffusion simultanée selon les modèles dissociatif et kick-out de la diffusion interstitielle-substitutionnelle. Le changement de la dépendance fonctionnelle du coefficient de diffusion effectif du Be en fonction de sa concentration dans le volume de l'échantillon est expliqué par l'effet du niveau de Fermi

Les quasicristaux sont des materiaux ordonnes presentant une coherence orientationnelle a longue distance sans periodicite de translation. Leurs proprietes electroniques sont spectaculaires. L'alliage quasicristallin a1pdre qui est compose de metaux bons conducteurs, presente pourtant une resistivite de l'ordre de grandeur de celle des semiconducteurs bien que sa densite d'etats au niveau de fermi soit typique d'un metal. Nous etudions le role des defauts structuraux phasons sur le transport quantique de chaines quasiperiodiques (de fibonacci) et de reseaux de fils interconnectes. Nous trouvons que certains phasons peuvent diminuer la resistance de landauer de ces systemes. Nous developpons une methode numerique de calcul de la formule de kubo-greenwood de la conductivite electronique a temperature et frequence nulle. Nous etudions le role conjoint d'un potentiel quasiperiodique et du desordre sur la diffusion quantique et la conductivite en fonction du niveau de fermi. L'etude montre les limites d'une approche de bloch-boltzmann ainsi que les inhomogeneitees de la conductivite en fonction du niveau de fermi (conductivite moins sensible au desordre dans les zones de pseudo-ga#p). Nous presentons enfin une etude numerique ainsi qu'une analyse simple du role de l'environnement local sur le couplage rkky entre impuretes magnetiques dans les quasicristaux ; nous montrons qu'une augmentation de la densite d'etats locale dans le voisinage d'une impurete magnetique induit une augmentation de son interaction rkky avec les autres impuretes magnetiques

Ce travail nous a permis de réaliser une étude de capteurs de gaz et d’humidité à base de graphène. Cette étude pourrait être utile non seulement pour améliorer les performances des capteurs à base de graphène mais aussi pour mieux comprendre l’interaction entre le graphène et les molécules de gaz. Ceci semble indispensable pour faire avancer les applications du graphène comme un matériau prometteur pour la détection des gaz. Des avancées significatives ont été présentées au niveau de la fabrication de ces capteurs, leurs différentes caractérisations électriques ainsi que d’autres techniques employées pour analyser le mécanisme contrôlant la détection des molécules de gaz/vapeur. Ces outils ont été mis en place pour concevoir et fabriquer plusieurs structures de capteur en utilisant différents substrats support du graphène d’une part et en modifiant les propriétés du graphène par utilisation des produits chimiques d’autres part. La caractérisation de ces capteurs sous différents environnements a permis de comparer les différentes réponses des capteurs et d’en tirer plusieurs conclusions sur le fonctionnement de ces dispositifs. En effet, le Mica, un substrat lisse et transparent, a été utilisé comme substrat pour le graphène. Le dopage induit par le mica a été étudié ainsi que son impact sur la sensibilité du graphène au gaz d’ammoniac. Ceci a permis de mettre en évidence le fait que le substrat joue un rôle important pour la détection de l’ammoniac. De plus, ces capteurs fabriques sur mica et SiO2 ont été testés sous différentes conditions de températures et d’oxygène. Dans une autre approche, un polymère a été utilisé pour doper le graphène. Une étude détaillée a été menée pour analyser le comportement de ce graphène fonctionnalisé par rapport aux molécules d’eau. Ces nouveaux résultats expérimentaux obtenus pendant cette thèse constituent un bon support à plusieurs résultats théoriques établis et permettent d’optimiser la conception des capteurs de gaz à base de graphène pour des meilleures performances
In this research, we report on a study of graphene based gas and humidity sensors. This study could be useful not only to improve the performance of graphene based sensors but also to better understand the interaction between graphene and gas molecules. This seems necessary to promote the applications of graphene as a promising material for gas sensing. Significant advances have been made to design and fabricate these sensors: the different electrical characterizations as well as other techniques used to analyze the mechanism controlling the detection of gas/vapor molecules. These tools have been set up to design and manufacture various sensor structures using different underlying substrates for graphene on one hand and chemical modification of graphene properties on the other hand. The characterization of these sensors under different environments was used to compare the different responses of the sensors and draw several conclusions about gas sensing mechanism. Indeed, Mica, a smooth and transparent substrate, was used as a supporting substrate for graphene. Doping induced to graphene by mica and its impact on graphene sensitivity to ammonia gas were studied. This has made it possible to highlight the fact that the substrate plays an important role for the detection of ammonia. In addition, these sensors made on mica and SiO2 were tested under a variety of temperatures and oxygen. In another approach, a polymer was used to dope graphene. A detailed study was realized about the behavior of water molecules on functionalized graphene. The obtained experimental results, reported for the first time, represent a good support for several theoretical studies already made and could be used to optimize the design of graphene based gas sensors

DDétermination des caractéristiques du silicium amorphe hydrogène par mesure et analyse des admittances de diodes Schottky fournies sur ce matériau: densité d'états en-dessous et au niveau de fermi avec section de capture efficace des électrons et énergie d'activation du matériel.

Mesures de conductivité d'obscurité ; analyse de l'effet de l'éclairement sur la structure et la conductivité. Position du niveau de Fermi et largeur des états localisés du bas de la bande interdite. Observation d'effets photostructuraux réversibles à basse température et pour certaines longueurs d'onde

Depuis cinq ans environ, l'institut s'est investi dans la réalisation de transistors HFET de puissance basés sur une hétérostructure AIGaN/GaN afin de concevoir des amplificateurs de forte puissance fonctionnant en bande S ainsi qu'en bande X. L'objectif de ces travaux était d'apporter un ensemble de méthodes de caractérisation afin d'expliquer le comportement des transistors GaN et d'identifier les différents problèmes liés à l'immaturité de cette technologie. Nous présentons, dans ce mémoire, les propriétés physiques du nitrure de gallium hexagonal et nous proposons un modèle Schrödinger-Poisson incluant les propriétés pyroélectrique et piézoélectrique du GaN afin de simuler la densité de porteurs à l'interface d'une hétérostructure AlGaN/GaN. L'influence de la contrainte résiduelle de la couche tampon de GaN sur la densité de porteurs est abordée. L'ensemble des structures étudiées durant ces travaux a été simulé et les résultats obtenus ont été comparés à ceux issus des mesures post et pré fabrication des transistors. La physique du Schottky est ensuite abordée, et nous montrons par des mesures C(V), que malgré son aspect ionique, le GaN présente un ancrage du niveau de Fermi. L'étude en direct des diodes grille-source et grille-drain a montré que l'etfet tunnel assisté par des défauts est le phénomène de conduction prépondérant dans ces diodes Schottky. Cet effet, lié aux états de surface, est responsable des forts coefficients d'idéalité mesurés. L'étude statique des transistors en régimes continu et pulsé a montré la présence de pièges électriques et leurs influences sur le courant de drain. Nous expliquons le concept de la grille virtuelle, l'influence de centres profonds dans la barrière et l'impact de l'injection de porteurs chauds dans le buffer. Nous présentons les résultats de puissance obtenus à 4 GHz et nous montrons que la plupart des transistors présentent un écart important entre les résultats attendus et expérimentaux. Le système de mesure grand signal développé a pennis de montrer que le courant de drain maximum à 4 GHz s'écroule lorsque l'impédance de charge augmente. Nous avons attribué cet effet à l'accumulation d'électrons en surface dans l'espace grille-drain qui favorise la formation d'une grille virtuelle provoquant la désertion du canal. Enfin, les résultats d'intennodulation biton présentés montrent que les transistors HFET à base de GaN ont un comportement plus linéaire que ceux issus des technologies GaAs.

Le bronze bleu a::(0,3)moo::(3) (a = k, rb) est un metal quasi-unidimensionnel a temperature ambiante qui presente une transition isolant-metal de type peierls a 183k. Etude de la structure de bandes dans la direction metallique par photoemission angulaire. Mesure de l'energie de liaison et du vecteur de fermi. Evolution thermique de l'interaction onde de densite de charge-impuretes, au voisinage de 100k, etudiee par spectrometrie moessbauer

Organische Farbstoffe mit einem konjugierten pi-Elektronen System zeigen überwiegend ein halbleitendes Verhalten. Daher sind sie potentielle Materialien für elektronische und optoelektronische Anwendungen. Erste Anwendungen in Flachbildschirmen sind bereits in (noch) geringen Mengen auf dem Markt. Die kontrollierte Dotierung anorganischer Halbleiter bereitete die Basis für den Durchbruch der bekannten Halbleitertechnologie. Die Kontrolle des Leitungstypes und der Lage des Fermi-Niveaus erlaubte es, stabile pn-Übergänge herzustellen. LEDs können daher mit Betriebsspannungen nahe dem thermodynamischen Limit betrieben werden (ca. 2.5V für eine Emission im grünen Spektralbereich). Im Gegensatz dazu bestehen organische Leuchtdioden (OLEDs) typischerweise aus einer Folge intrinsischer Schichten. Diese weisen eine ineffiziente Injektion aus Kontakten und eine relative geringe Leitfähigkeit auf, welche mit hohen ohmschen Verlusten verbunden ist. Andererseits besitzen organische Materialien einige technologische Vorteile, wie geringe Herstellungskosten, große Vielfalt der chemischen Verbindungen und die Möglichkeit sie auf flexible große Substrate aufzubringen. Sie unterscheiden sich ebenso in einigen fundamentalen physikalischen Parametern wie Brechungsindex, Dielektrizitätskonstante, Absorptionskoeffizient und Stokes-Verschiebung der Emissionswellenlänge gegenüber der Absorption. Das Konzept der Dotierung wurde für organische Halbleiter bisher kaum untersucht und angewandt. Unser Ziel ist die Erniedrigung der Betriebsspannung herkömmlicher OLEDs durch den Einsatz der gezielten Dotierung der Transportschichten mit organischen Molekülen. Um die verbesserte Injektion aus der Anode in die dotierte Löchertransportschicht zu verstehen, wurden UPS/XPS Messungen durchgeführt (ultraviolette und Röntgen-Photoelektronenspektroskopie). Messungen wurden an mit F4-TCNQ dotiertem Zink-Phthalocyanin auf ITO und Gold-Kontakten durchgeführt. Die Schlussfolgerungen aus den Experimenten ist, das (i) die Fermi-Energie sich durch Dotierung dem Transportniveau (also dem HOMO im Falle der vorliegenden p-Dotierung) annähert, (ii) die Diffusionspannung an der Grenzfläche durch Dotierung entsprechend verändert wird, und (iii) die Verarmungszone am Kontakt zum ITO sehr dünn wird. Der Kontakt aus organischem Material und leitfähigem Substrat verhält sich also ganz analog zum Fall der Dotierung anorganischer Halbleiter. Es entsteht ein stark dotierter Schottky-Kontakt dessen schmale Verarmungszone leicht durchtunnelt werden kann (quasi-ohmscher Kontakt). Die Leistungseffizienz von OLEDs mit dotierten Transportschichten konnte sukzessive erhöht werden, vom einfachen 2-Schicht Design mit dotiertem Phthalocyanine als Löchertransportschicht, über einen 3-Schicht-Aufbau mit einer Elektronen-Blockschicht bis zu OLEDs mit dotierten 'wide-gap' Löchertransport-Materialien, mit und ohne zusätzlicher Schicht zur Verbesserung der Elektroneninjektion. Sehr effiziente OLEDs mit immer noch niedriger Betriebsspannung wurden durch die Dotierung der Emissionsschicht mit Molekülen erhöhter Photolumineszenzquantenausbeute (Laser-Farbstoffe) erreicht. Eine optimierte LED-Struktur weist eine Betriebsspannung von 3.2-3.2V für eine Lichtemission von 100cd/m2 auf. Diese Resultate entsprechen den zur Zeit niedrigsten Betriebsspannungen für OLEDs mit ausschließlich im Vakuum aufgedampften Schichten. Die Stromeffizienz liegt bei ca. 10cd/A, was einer Leistungseffizienz bei 100cd/m2 von 10lm/W entspricht. Diese hohe Leistungseffizienz war nur möglich durch die Verwendung einer Blockschicht zwischen der dotierten Transportschicht und der Lichtemissions-Schicht. Im Rahmen der Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Dotierung die Betriebsspannungen von OLEDs senken kann und damit die Leistungseffizienz erhöht wird. Zusammen mit einer sehr dünnen Blockschicht konnte einen niedrige Betriebsspannung bei gleichzeitig hoher Effizienz erreicht werden (Blockschicht-Konzept)
Organic dyes with a conjugated pi-electron system usually exhibit semiconducting behavior. Hence, they are potential materials for electronic and optoelectronic devices. Nowadays, some applications are already commercial on small scales. Controlled doping of inorganic semiconductors was the key step for today's inorganic semiconductor technology. The control of the conduction type and Fermi-level is crucial for the realization of stable pn-junctions. This allows for optimized light emitting diode (LED) structures with operating voltages close to the optical limit (around 2.5V for a green emitting LED). Despite that, organic light emitting diodes (OLEDs) generally consist of a series of intrinsic layers based on organic molecules. These intrinsic organic charge transport layers suffer from non-ideal injection and noticeable ohmic losses. However, organic materials feature some technological advantages for device applications like low cost, an almost unlimited variety of materials, and possible preparation on large and flexible substrates. They also differ in some basic physical parameters, like the index of refraction in the visible wavelength region, the absorption coefficient and the Stokes-shift of the emission wavelength. Doping of organic semiconductors has only been scarcely addressed. Our aim is the lowering of the operating voltages of OLEDs by the use of doped organic charge transport layers. The present work is focused mainly on the p-type doping of weakly donor-type molecules with strong acceptor molecules by co-evaporation of the two types of molecules in a vacuum system. In order to understand the improved hole injection from a contact material into a p-type doped organic layer, ultraviolet photoelectron spectroscopy combined with X-ray photoelectron spectroscopy (UPS/XPS) was carried out. The experimental results of the UPS/XPS measurements on F4-TCNQ doped zinc-phthalocyanine (ZnPc) and their interpretation is given. Measurements were done on the typical transparent anode material for OLEDs, indium-tin-oxide (ITO) and on gold. The conclusion from these experiments is that (i) the Fermi-energy comes closer to the transport energy (the HOMO for p-type doping), (ii) the built-in potential is changed accordingly, and (iii) the depletion layer becomes very thin because of the high space charge density in the doped layer. The junction between a doped organic layer and the conductive substrate behaves rather similar to a heavily doped Schottky junction, known from inorganic semicondcutor physics. This behavior favors charge injection from the contact into the organic semiconductor due to tunneling through a very small Schottky barrier (quasi-ohmic contact). The performance of OLEDs with doped charge transport layers improves successively from a simple two-layer design with doped phthalocyanine as hole transport layer over a three-layer design with an electron blocking layer until OLEDs with doped amorphous wide gap materials, with and without additional electron injection enhancement and electron blocking layers. Based on the experience with the first OLEDs featuring doped hole transport layers, an ideal device concept which is based on realistic material parameters is proposed (blocking layer concept). Very high efficient OLEDs with still low operating voltage have been prepared by using an additional emitter dopant molecule with very high photoluminescence quantum yield in the recombination zone of a conventional OLED. An OLED with an operating voltage of 3.2-3.2V for a brightness of 100cd/m2 could be demonstrated. These results represent the lowest ever reported operating voltage for LEDs consisting of exclusively vacuum sublimed molecular layers. The current efficiency for this device is above 10cd/A, hence, the power efficiency at 100cd/m2 is about 10lm/W. This high power efficiency could be achieved by the use of a blocking layer between the transport and the emission layer

Les divers etats metastables de type masse effective associes au centre dx dans algaas sont etudies au voisinage du croisement de bande. L'approfondissement anormal du niveau gamma sous champ magnetique revele la presence d'un etat de symetrie a1 identifie comme le troisieme etat du centre dx. L'etat metastable du niveau el2 dans gaas possede un niveau additionnel (o/-) resonnant capable de pieger les porteurs sous pression hydrostatique. Dans cet echantillon, la concentration de porteurs, proche de la densite critique de mott, a permis l'etude de la transition metal isolant induite par champ magnetique. Le modele de thomas-fermi adapte aux structures a plan de dopage dans gainas et gaas et les resultats de magnetotransport ont permis de degager certaines conclusions quant aux effets lies a l'elargissement du profil de dopage ou de non-parabolicite. Les structures a plans de dopage multiples sont ensuite etudiees. Enfin, les resultats de magnetotransport dans les heterojonctions ingaas/algaas, gainp/gaas sont analyses, en particulier la conduction parallele due a la presence de porteurs dans la barriere

Nous étudions la densité de niveaux du problème à N-corps (rho_MB) pour des gaz de fermions et de bosons en fonction de la température et du nombre de particules. Nous avons discuté des termes correctifs dus aux effets de nombre fini de particules : alors que le cas des bosons est très riche, il semble qu'un seul comportement apparaisse pour des fermions. Une expression semiclassique de rho_MB pour deux types de particules avec un moment angulaire a été proposé. Celle-ci se compose d'une partie lisse provenant de la méthode du point de col avec des termes correctifs dus au développement de l'expression exacte du nombre de partition pour deux types de particules, et d'une partie oscillante issue des fluctuations de la densité de niveaux à une particule. Une étude numérique pour valider notre modèle a été menée. Dans le cas du noyau atomique, la partie oscillante de rho_MB est contrôlée par un facteur de température qui dépend de la dynamique du système (chaotique ou intégrable) et de la partie oscillante de l'énergie du fondamental. Nous donnons alors l'expression générale de la valeur moyenne de l'énergie pour des potentiels fixes. Le cas auto-cohérent est abordé via l'oscillateur harmonique à trois dimensions (HO3D). L'homologue bosonique de la partie oscillante de rho_MB à basse température a été discuté pour des billards et pour le HO3D isotrope. Dans ce cas il n'y a plus d'oscillation, mais une correction en loi d'échelle. Dans le cas de HO3D isotrope, ces corrections sont de l'ordre de la partie lisse. Dans la limite haute température, nous montrons que la partie oscillante de rho_MB est exponentiellement négligeable comparée au terme lisse.

Le sujet de cette thèse concerne la modélisation et la simulation numérique de la diffusion des dopants dans les composants microoptoélectroniques à base de matériaux III-V. Cette diffusion peut se produire au cours des traitements thermiques nécessaires à la fabrication des composants (épitaxie, réalisations de contacts,. . . ) Dans un premier temps, les aspects physiques et technologiques de la diffusion sont abordés. Une attention particulière est accordée au mécanisme substitutionnel-interstitiel de diffusion. La modélisation de la diffusion des dopants de type p dans les matériaux III-V aboutit à la résolution numérique de systèmes non linéaires d'équations différentielles aux dérivées partielles. Deux méthodes ont été utilisées : la méthode des différences finies sur le temps et sur l'espace et la méthode des lignes. Plusieurs phénomènes physiques sont pris en compte dont les mécanismes de Frank/Turnbull et du kick-out auxquels s'ajoutent les effets des charges électriques, du champ électrique et de l'effet du niveau de Fermi. Dans une dernière partie sont présentées les simulations des profils de diffusion du béryllium dans l'InGaAs. L'ensemble des résultats obtenus est discuté et comparé avec les données précédemment publiées.

La cellule photovoltaïque à porteurs chauds est un dispositif de conversion de l’énergie solaire en énergie électrique dont les rendements théoriques approchent les 86%. Additionnellement à une cellule photovoltaïque standard, ce dispositif permet de convertir l’excédent d’énergie cinétique des porteurs photogénérés, en énergie électrique. Pour cela, le phénomène de thermalisation doit être réduit et des contacts électriques sélectifs en énergie ajoutés. Afin de déterminer les performances potentielles des absorbeurs, tout en surmontant le défi de fabrication des contacts électriques sélectifs, un montage et une méthode de cartographie d’intensité absolue de photoluminescence résolue spectralement ont été utilisés. Ceci a permis d’obtenir la température d’émission et la séparation des quasi-niveaux de Fermi, les deux grandeurs thermodynamiques caractéristiques de la performance des absorbeurs. Dans cette étude, des absorbeurs à base de puits quantiques d’InGaAsP sur substrat d’InP sont utilisés. Les grandeurs thermodynamiques sont estimées et la technique de caractérisation utilisée permet l’accès à des grandeurs tel que le facteur de thermalisation mais aussi un coefficient thermoélectrique, appelé photo-Seebeck. L’analyse quantitative de porteurs chauds dans des conditions pertinentes pour le photovoltaïque est une première ; le dispositif étudié permettrait de dépasser la limite de Schockley-Queisser. Enfin, le dispositif étant muni de contacts des caractérisations électriques sont faites et comparé aux mesures optiques. Afin de mieux comprendre l’évolution des grandeurs thermodynamiques étudiées, une première simulation est proposée
The hot carrier solar cell is an energy conversion device where theoretical conversion efficiencies reach almost 86%. Additionally to a standard photovoltaic cell, the device allows the conversion of kinetic energy excess of photogenerated carriers into electrical energy. To achieve this, the thermalisation process must be limited and electrical energy selective contacts added. In order to determine potential absorber performances and overcome the fabrication challenge of energy selective contacts, a set-up and the related method of mapping absolute photoluminescence spectra were used. This technique allows getting quasi-Fermi levels splitting and temperature of emission, both thermodynamic quantities characteristic of the performance of the absorbers. In this study, absorbers based on InGaAsP multiquantum wells on InP substrate were used. The thermodynamic quantities are determined and allow to access at quantities such as thermalisation rate but also a thermoelectric coefficient, so-called Photo-Seebeck. The quantitative analysis of the hot carriers regime, in relevant conditions for photovoltaic is a first: the analysed device indicates a potential photovoltaic conversion over the Schockley-Queisser limit. At last, as the device is supplied with electrical contacts, electrical characterization are made and compared to optical measurements. A first simulation is proposed to better understand the thermodynamic quantities evolution as a function of the electrical bias

Ce manuscrit présente l'étude de l'effet photorefractif dans le proche infrarouge et, plus particulièrement, l'étude des matériaux sensibles dans cette gamme de longueurs d'onde. la première partie du travail a consiste a étudier les matériaux existants, provenant de la microélectronique, le GaAs et l'InP. Les études réalisées, tant expérimentales que théoriques, ont permis de comprendre leurs propriétés et de mettre en évidence leurs limitations, notamment pour les applications dans la gamme de longueurs d'onde autour de 1,3 m. au vu de ces résultats, nous avons propose une technique d'optimisation des performances de gaas utilisant l'irradiation électronique. L'irradiation induit une légère variation du niveau de fermi, qui doit favoriser l'effet photorefractif a 1,3 m. Les résultats obtenus ont montre que l'effet attendu était fortement contrebalance par la création au milieu de la bande interdite, d'un défaut d'irradiation. L'influence directe de ce défaut a été établie grâce au développement d'un modèle théorique de l'effet photorefractif prenant en compte deux niveaux de pièges profonds. En parallèle a cette étude de l'effet d'irradiation, nous avons travaille sur les composes ii-vi, comme le CdTe. Les premiers cristaux étudiés présentent des gains photorefractifs intéressants avec des faisceaux de faible puissance. Ces résultats confirment les promesses de ces cristaux pour une extension de l'effet photorefractif vers 1,5 m. Pour finir, nous présentons une technique d'amplification du gain photorefractif qui utilise l'application d'un champ alternatif carre. une augmentation du gain d'un ordre de grandeur est obtenue.

Dans la premiere partie nous decrivons la mise au point d'une experience de mesures de transport a basses temperatures. Nous avons construit un dispositif experimental qui permet de piloter la rotation de l'echantillon a basse temperature sous fort champ magnetique a partir de l'exterieur du cryostat. La deuxieme partie de la these est consacree a l'etude systematique des siliciures isostructuraux et isoelectroniques vsi#2, nbsi#2 et tasi#2. Les echantillons sont monocristallins. Les trois composes sont metalliques et leur resistivite a haute temperature est anisotrope. Des mesures de magnetoresistance nous ont permis d'explorer la surface de fermi de nbsi#2. Des mesures de chaleur specifique a tres basse temperature revelent que la densite d'etats electronique au niveau de fermi est deux fois plus elevee pour vsi#2 que pour les deux autres siliciures. Les temperatures de debye des trois composes varient en fonction de m##1#/#2 (m: masse molaire) indiquant que les forces interatomiques sont identiques. Nbsi#2 et tasi#2 sont supraconducteurs en dessous respectivement 130 mk et 353 mk. Des mesures de susceptibilite montrent que vsi#2 est paramagnetique, nbsi#2 et tasi#2 sont diamagnetiques. Les spectres de phonons obtenus par des mesures de spectroscopie de pointes sont en bon accord avec les temperatures de debye obtenues par les autres methodes. Des etudes sur les proprietes de transport des siliciures semiconducteurs crsi#2, resi#1#,#7#5 et ru#2si#3 sont decrites dans le troisieme chapitre. La preparation de monocristaux de ces materiaux est plus difficile que celle des siliciures metalliques. La resistivite des trois composes est anisotrope. Ru#2si#3 et resi#1#,#7#5 se comportent comme des semiconducteurs dopes en regime extrinseque. Crsi#2 montre plutot le comportement d'un mauvais metal. La magnetoresistance de ru#2si#3 a basse temperature peut s'interpreter dans un modele de localisation faible ou les interactions electron-electron sont dominantes

La première thématique développée dans ce mémoire vise à développer de nouveaux algorithmes pour la commande des éoliennes reposant sur une machine asynchrone à double alimentation et des convertisseurs multi niveaux. Deux stratégies de contrôle direct du courant, basées sur l'Hystérésis à Zones Carrées et l'Hystérésis à Zones Circulaires (HZCi) ont été proposées. Celles-ci consistent à appliquer des vecteurs de tension appropriés pour contrôler les puissances actives et réactive générées et permettent également d'équilibrer les tensions du bus continu interne des convertisseurs. Des résultats de simulation et d'expérimentation montrent que la stratégie basée sur l'HZCi est meilleure en termes de forme d'onde et de contenu harmonique des tensions de sortie.La seconde concerne la supervision et la gestion des puissances active et réactive dans une ferme éolienne au vu de son intégration dans un réseau électrique. Cette supervision centralisée est assurée par un algorithme qui distribue les consignes de puissance aux éoliennes de la ferme de manière proportionnelle. Ces références sont fonction de la capacité maximale de production de l'éolienne. Pour cela, une analyse des transits de puissance dans le système éolien à base de la machine asynchrone à double alimentation a été effectuée. Elle a permis de déterminer la caractéristique (P, Q) du générateur et de calculer ses limites de compensation en termes de puissance réactive. Une gestion locale des puissances de chaque éolienne a été développée permettant ainsi une répartition des puissances entre le stator de la machine et le convertisseur coté réseau en considérant plusieurs modes de fonctionnement du système éolien.

La première thématique développée dans ce mémoire vise à développer de nouveaux algorithmes pour la commande des éoliennes reposant sur une machine asynchrone à double alimentation et des convertisseurs multi niveaux. Deux stratégies de contrôle direct du courant, basées sur l’Hystérésis à Zones Carrées et l’Hystérésis à Zones Circulaires (HZCi) ont été proposées. Celles-ci consistent à appliquer des vecteurs de tension appropriés pour contrôler les puissances actives et réactive générées et permettent également d’équilibrer les tensions du bus continu interne des convertisseurs. Des résultats de simulation et d’expérimentation montrent que la stratégie basée sur l’HZCi est meilleure en termes de forme d’onde et de contenu harmonique des tensions de sortie.La seconde concerne la supervision et la gestion des puissances active et réactive dans une ferme éolienne au vu de son intégration dans un réseau électrique. Cette supervision centralisée est assurée par un algorithme qui distribue les consignes de puissance aux éoliennes de la ferme de manière proportionnelle. Ces références sont fonction de la capacité maximale de production de l’éolienne. Pour cela, une analyse des transits de puissance dans le système éolien à base de la machine asynchrone à double alimentation a été effectuée. Elle a permis de déterminer la caractéristique (P, Q) du générateur et de calculer ses limites de compensation en termes de puissance réactive. Une gestion locale des puissances de chaque éolienne a été développée permettant ainsi une répartition des puissances entre le stator de la machine et le convertisseur coté réseau en considérant plusieurs modes de fonctionnement du système éolien
This research work deals with two topics conditioning the large scale development of wind turbines into electrical grids. The first is devoted to the development of new algorithms for the control of Doubly Fed Induction Machine (DFIM) based wind energy conversion systems. Two direct current control strategies have been proposed and are based on the hysteresis square areas (HZCA) and hysteresis circular areas (HZCI). Both strategies apply an appropriate voltage vector to control the active and reactive powers delivered to the grid, and also, to balance the voltages of the inner DC bus converter. Simulation and experimental results show that the HZCI strategy is better than HZCA in terms of output voltage waveforms and harmonic contain.The second topic is dedicated to the active and reactive powers supervision in a wind farm in order to supply prescribed power references from the grid operator. This supervision is ensured by a centralized algorithm that distributes power references between wind turbines in a proportional way. These references are calculated according to the maximum production capacity of wind turbines. An analysis of the power flow in the DFIM based wind energy system has been made to identify the (P, Q) characteristic and to calculate limits in terms of reactive power compensation. The local power management of each wind system has been developed allowing the powers distribution between the stator of the DFIM and the grid side converter by considering several operating modes of the wind generator

La course à la miniaturisation en microélectronique impose aujourd'hui l'introduction de films métalliques et d'isolants de forte permittivité dans la fabrication des transistors MOS et des capacités MIM afin d'augmenter leur densité tout en maintenant leurs performances électriques. Cependant, l'intégration de ces matériaux doit faire face à certains phénomènes physiques localisés au niveau de l'interface métal/isolant qui peuvent dégrader les performances de ces composants. De ce fait, le choix des matériaux employés ne peut se faire sur la simple considération de leurs propriétés intrinsèques et passe nécessairement par une analyse poussée des propriétés de l'interface qu'ils forment. Nous présentons dans notre étude une caractérisation fine des différentes propriétés de l'interface TiN/Ta2O5 ainsi que leur impact sur les performances de la capacité MIM 5fF.mm-2. Nous étudions dans un premier temps l'effet de la rugosité des interfaces sur les caractéristiques courant-tension de la capacité MIM. Des simulations « in situ » du champ électrique établi dans ce dispositif indiquent alors que la topographie propre à chaque interface peut conduire à des caractéristiques électriques asymétriques. Notre analyse porte ensuite sur les phénomènes fondamentaux qui gouvernent la valeur du travail de sortie des couches métalliques. Cette analyse nécessite l'utilisation d'une technique de microscopie électrique à sonde locale (KFM) qui permet notamment d'observer l'impact de la cristallinité des films sur leurs travaux de sortie. Enfin, l'effet de la composition chimique de l'interface TiN/Ta2O5 sur la hauteur de barrière est présenté. Cette étude, réalisée par spectroscopie de photoélectrons X et UV, permet de construire le diagramme de bande complet de la structure MIS TiN/Ta2O5/Si. On constate alors un décalage important des niveaux du vide aux différentes interfaces induit par la présence de dipôles.