Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Couches minces mésoporeux“

Ce travail de thèse évalue les potentialités du Silicium Poreux (SiP) nanostructuré comme substrat générateur de contraintes mécaniques pour modifier le paramètre de maille d’une fine couche de semiconducteur IV-IV (Si ou SiGe) qui lui est associée. Le but est soit d’ajuster les propriétés optoélectroniques de la couche en la contraignant, soit d’accorder son paramètre de maille à celui d’un autre matériau (Si1-xGex, Ge ou GaAs). Utilisée comme couche germe pour une reprise d’épitaxie, cette couche mince peut permettre l’obtention d’un matériau de bonne qualité cristalline. L’hétérostructure (couche mince) / (Si poreux) constitue ainsi un « pseudosubstrat accordable en paramètre de maille » fabriqué à partir d’un substrat peu onéreux, le Si Poreux. La mise au point d’une nouvelle technique dite de la “double plaque” a permis de franchir un verrou technologique majeur et d’obtenir des couches de semiconducteur IV-IV (Si ou SiGe), sans défauts structuraux, ultrafines et d’épaisseur rigoureusement constante (~50 nm), de grandes dimensions latérales (2"), et présentant une surface peu rugueuse et exempte de toute pollution. Cette couche ultrafine est facilement manipulable et sa dimension latérale n’est limitée que par les dimensions de la cellule d’anodisation utilisée. L’oxydation thermique à basse température du substrat de Si mésoporeux induit son expansion volumique et permet la déformation contrôlée des couches de Si et de SiGe. Le contrôle des paramètres du procédé permet d’atteindre des déformations importantes, excédant 1%, tout en évitant la formation des défauts structuraux. Cette technique a permis de rapprocher le paramètre de maille dans le plan du film de celui du Ge et du GaAs et donc de faire un pas en direction de leur intégration sur silicium
This work assesses the potentiality of Porous Silicon (PS) as a mechanical straining substrate for modifying the lattice parameter of IV-IV semiconductor thin films (Si or SiGe). The aim is either to tune the optoelectronic properties of the thin film, or to adapt the film lattice parameter to that of other materials like SiGe, Ge, or GaAs. Such a film can be used as a seed layer for the heteroepitaxial growth of lattice mismatched materials such as SiGe, Ge or GaAs on silicon with a high crystalline quality. In short, the (thin film) / (porous silicon) heterostructure constitutes a « lattice tunable virtual substrate » obtained from a low cost substrate, viz, the porous silicon. The development of a “two wafers technique” has been a true breakthrough as it made it possible to obtain a IV-IV semiconductor film as thin as 50 nm, with large lateral dimension (2"), strictly constant thickness, exempt of structural defects and with a perfectly smooth and clean surface. Moreover, this ultra-thin film can be easily handled and its lateral dimension is only dependant on the diameter of the anodization cell. Low temperature thermal oxidation of the bulk porous Si substrate induces its volume expansion, which leads to a straining of the thin film on top. The control of oxidation parameters allows obtaining highly strained (above 1%) films without any structural defects. The technique makes the film lattice in-plane parameter closer to that of Ge or GaAs, which is a step forward toward their integration on silicon

La croissance de l'industrie photovoltai͏̈que est aujourd'hui estimée à 15% par an, atteignant 530 MWc en 2002. L'essentiel de la production se base sur l'utilisation du silicium cristallin mais la croissance se heurte au problème du prix de revient de la cellule photovoltai͏̈que. Ainsi, pour répondre aux objectifs qui fixent à 3000 MWc la production mondiale en 2010, une diminution du prix de revient du watt crête de 2,5 à 1 Euro/Wc s'avère nécessaire. Pour cela, réduire la consommation de matériau silicium (40% du coût du produit fini) par watt crête produit représente une solution très intéressante. Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet SUCCES (SUbstrats bas Coûts, report de Couches monocristallines et Epitaxie pour une filière Silicium photovoltai͏̈que en couches) qui vise à transférer des films minces de silicium monocristallin (50 æm) sur des substrats économiques. Ces derniers assurent le maintien mécanique de la cellule photovoltai͏̈que et l'emploi de silicium monocristallin permet de conserver un bon rendement avec une épaisseur réduite de la couche active. Cette technologie s'appuie sur l'utilisation d'une couche sacrificielle en silicium mésoporeux sur laquelle est épitaxiée la couche mince de silicium monocristallin. On réalise la cellule photovoltai͏̈que, avant de détacher le dispositif qui est ensuite transféré sur un substrat faible coût. Le substrat silicium de départ peut alors être réutilisé. L'élaboration de la couche mince de silicium monocristallin est réalisée par épitaxie en phase vapeur (VPE) à 1100ʿC sous pression atmosphérique. La croissance cristalline s'effectue dans un bâti d'épitaxie que nous avons installé, modifié et qualifié afin d'en optimiser les paramètres comme la concentration en gaz précurseur dichlorosilane SiH2Cl2 ou l'ajout de gaz dopant diborane B2H6. L'étude des propriétés structurales et électriques des épitaxies sur silicium massif a permis de valider la qualité de nos couches. La zone sacrificielle, élaborée par anodisation électrochimique, est constituée d'une bi-couche de silicium mésoporeux : une couche de faible porosité (20%) surmontant une couche de forte porosité (60%). Les caractéristiques du silicium poreux sont déterminées par la densité de courant et la concentration en acide fluorhydrique utilisées au cours de l'anodisation. Le recuit haute température sous hydrogène de la bi-couche provoque sa modification structurale qui se traduit par une coalescence des pores de la couche de faible porosité alors que les pores de la couche de forte porosité voient leur taille augmentée. Cette modification structurale autorise l'épitaxie d'une couche de silicium monocristallin puis le décrochage de la couche épitaxiée. Les caractéristiques satisfaisantes des couches monocristallines épitaxiées sur silicium poreux nous ont alors permis la réalisation de cellules photovoltai͏̈ques en couche mince, dont l'architecture est une structure monoface à contacts interdigités
Thin film solar cells by layer transfer process is a very promising way to reduce material cost in photovoltaïc industry. The aim of this study is to transfer thin silicon layers (50 µm) on cheap substrate. In order to warranty a highly conversion efficiency, monocrystalline silicon is required. Thin monocrystalline silicon film is grown on mesoporous silicon by vapor phase epitaxy. The porous silicon layer presents a double porosity structure and acts as both a seeding layer and a sacrificial layer. During hydrogen high temperature annealing, pores are coarsened in the low porosity layer and enlarged in the high porosity layer. These structural modifications allow the growth of the epitaxial silicon layer and its separation from the silicon substrate. As obtained thin silicon film serves as the active layer in an one side solar cell with interdigited contacts. Substrate can be then re-used for a novel thin silicon film

Ce travail de thèse a porté sur la synthèse et l’orientation de la porosité dans des films minces hybrides mésostructurés/mésoporeux. La synthèse des films est basée sur l’auto-organisation de tensioactifs qui permettent de structurer à l'échelle nanométrique un gel de silice. Si le dépôt est réalisé sur un substrat plan, les micelles/canaux de tensioactifs sont courbées dans le plan de la surface du substrat et adoptent une structure 2D hexagonale dans la direction aléatoire. L'utilisation d'un réseau de lignes nanométriques de silicium gravées sur de la silice nous a permis d'orienter les micelles/canaux dans les rainures du réseau. Pour étudier la morphologie des films et l'arrangement des micelles/canaux, nous avons utilisés l’AFM (la microscopie à force atomique) qui permet une observation directe de la surface des films et la diffusion de rayonnements X qui est une méthode de caractérisation indirecte. La méthode indirecte d'analyse de la porosité des films minces, basée sur l’analyse quantitative des courbes de la réflectivité des rayons X, a été développée. Complémentée par l'analyse des clichés GISAXS (Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering), elle a permis de déterminer la structure des films minces mésostructurés/mésoporeux. Par ailleurs, les pores de ces matériaux ont une dimension idéale pour étudier la condensation capillaire de l’eau. Lorsque l'eau se condense dans les pores on assiste à une forte diminution du contraste de densité électronique. Les techniques de la réflectivité des rayons X permettent de suivre les isothermes de condensation et de désorption de l'eau dans les pores. Ainsi la distribution de taille des pores et la porosité des films ont pu être obtenus. Une partie de ce travail a consisté à mettre en œuvre les conditions d'observation par méthode directe (AFM) de la surface des matériaux. En particulier nous avons établi une procédure permettant l'érosion par voie chimique de films minces de silice afin d'observer la structuration en profondeur de ces films. Cette méthode destructive a cependant le mérite de permettre une observation fine de l'orientation de la porosité. Elle est confrontée à la méthode indirecte des rayons X qui permet de suivre la mésostructure et le profil de densité électronique en profondeur dans le film. Pour permettre d'orienter la porosité nous avons utilisé un réseau gravé que nous avons caractérisé par AFM et par les techniques des rayons X (réflectivité spéculaire, réflectivité hors spéculaire et GISAXS). Cette thèse se conclut par l'étude du comportement de l'orientation de micelles de tensioactifs structurant de la silice lors du dépôt de films minces dans les interstices de ce réseau. La présence d'une surface structurée à une échelle comparable à celle des micelles/canaux est utilisée pour induire l'orientation des micelles/canaux. L'étude expérimentale de l'influence de l'épaisseur du film sur l'orientation des micelles/canaux a été menée
This work reports with the production of mesotructured/mesoporous silica thin films comprising micelles/pores aligned by confinement within the walls of a nanograting. . The mesostructured films were formed by the evaporation-induced self-assembly (EISA) route using a surfactant to template silica at the molecular scale. The device has potential for orientated nanowires, sensor arrays and optoelectronic devices. An important consideration for any optoelectronic device based on mesoporous materials is the change in electrical properties (e. G. Surface conductance) due to the adsorption of water. The mesoporous silica films facilitate the capillary condensation of water at ambient relative humidity. Thus, the interaction of water vapour on the walls of the mesoporous silica films was studied at room temperature between 20% and 70% relative humidity (RH). As the electron density contrast between the silica framework and pores decreases strongly when water infiltrates the pores, X-ray reflectometry was used to track the entry/exit of water in the network at high/low relative humidity, The pore size distribution and the porosity of the films were obtained. A grating with periods less than 500 nm was used to align the micelles. These particular gratings were produced by the Silicon-On-Insulator (SOI) technology whereby a silicon layer of nominal thickness of 55 nm was deposited on a 145 nm thick thermally grown silicon oxide. The gratings used in this work have a line spacing of 450nm with lines of 150nm width, grooves of 300nm width and a depth of 55nm. The scattering behavior of the substrate was studied in non coplanar geometry by grazing incidence small angle X-ray scattering (GISAXS). X-ray scattering techniques and atomic force microscopy (AFM) were used to charcterise the film within the grating to nanometric resolution. The p6m 2D hexagonal symmetry of the film was revealed by in-plane analysis using GISAXS. AFM operating in tapping mode was used to visualize the structure on the surface of the film. An important part of this work was to characterize the topography of the film. A protocol for chemically etching a film to reveal the morphology as a function of depth of these films was developed. The etching of mesoporous silica thin films was achieved by using an aqueous solution of 0. 1 mol dm-3 NaOH. The effect of the etching was monitored by X-ray reflectivity (XRR) and by atomic force microscopy. The etching procedure, although destructive, revealed the orientation of the mesochannels within the grating

Ce travail de thèse s'inscrit dans la problématique de la préparation et l'intégration des matériaux diélectriques poreux à très faible permittivité (ULK) dans les interconnexions des puces microélectroniques. Cette étude porte sur le développement de couches minces hydrophobes ULK à porosité organisée et isolée, préparées par voies sol-gel et PECVD. Elle vise une amélioration des propriétés mécaniques et une diminution de la diffusion de polluants au cœur des films. Des matériaux hydrophobes mésostructurés et ULK (k < 2,2) ont ainsi été obtenus par voie sol-gel, après retrait d'un porogène par traitement thermique, ou pour la première fois sous UV. Les caractéristiques mésostructurales et microstructurales des couches ont été reliées aux caractéristiques de porosité et aux propriétés mécaniques. Les mesures électriques et de perméation de gaz de ces matériaux sont également discutées en vue de leurs applications en tant que matériaux ULK ou comme membranes de séparation de gaz. En PECVD, des matériaux polymère plasma à base de styrène ont été synthétisés et également caractérisés en termes de propriétés mécaniques et de séparation de gaz
This thesis is dealing with the challenging preparation and integration of porous dielectric materials with ultra low permittivity (ULK) for interconnections in microelectronic devices. This study focuses on synthesis of hydrophobic ULK thin layers with ordered and isolated porosity obtained by sol-gel. An improvement in mechanical properties and a decrease of the impurities migration in the heart of the bulk are expected. Hydrophobic and mesostructured ULK (k < 2.2) materials have been obtained by sol-gel after removal of porogen mesophases by thermal treatment and for the first time under UV irradiation. Mesostructural and microstructural properties of the layers were discussed with regard to the porosity and mechanical properties. The electrical and gas permeation measurements were also discussed in the framework of their possible applications as ULK materials and gas separation membranes, respectively. Using PECVD, styrene-based polymers, have been synthesized and also characterized in terms of mechanical and gas separation properties

Le sujet de cette thèse porte sur l'élaboration du nouveau nanomatériau par la gravure électrochimique bipolaire (BEE) -- le Ge mésoporeux et sur l'analyse de ses propriétés physico-chimiques en vue de son utilisation dans des applications photovoltaïques. La formation du Ge mésoporeux par gravure électrochimique a été précédemment rapportée dans la littérature. Cependant, le verrou technologique important des procédés de fabrication existants consistait à obtenir des couches épaisses (supérieure à 500 nm ) du Ge mésoporeux à la morphologie parfaitement contrôlée. En effet, la caractérisation physico-chimique des couches minces est beaucoup plus compliquée et le nombre de leurs applications possibles est fortement limité. Nous avons développé un modèle électrochimique qui décrit les mécanismes principaux de formation des pores ce qui nous a permis de réaliser des structures épaisses du Ge mésoporeux (jusqu'au 10 ?m ) ayant la porosité ajustable dans une large gamme de 15% à 60%. En plus, la formation des nanostructures poreuses aux morphologies variables et bien contrôlées est désormais devenue possible. Enfin, la maîtrise de tous ces paramètres a ouvert la voie extrêmement prometteuse vers la réalisation des structures poreuses à multi-couches à base de Ge pour des nombreuses applications innovantes et multidisciplinaires grâce à la flexibilité technologique actuelle atteinte. En particulier, dans le cadre de cette thèse, les couches du Ge mesoporeux ont été optimisées dans le but de réaliser le procédé de transfert de couches minces d'une cellule solaire à triple jonctions via une couche sacrificielle en Ge poreux.

L’argent associé aux colloïdes de titane est connu depuis longtemps pour produire un effet photochrome réversible. Le changement de couleur est dû à la réduction des sels d’argent en nanoparticules métalliques sous lumière UV et à l’oxydation de ces dernières sous lumière visible. Récemment, une nouvelle fonctionnalité induisant du photochromisme multicolore a été rapportée dans des matériaux nanocomposites constitués de nanoparticules d’argent introduites dans des films nanoporeux d’oxyde de titane. Dans cette thèse, nous étudions l’influence d’une matrice mésoporeuse d’oxyde de titane avec des tailles de pores contrôlées sur le comportement photochrome de tels films. Nous montrons que la porosité des films permet de contrôler la taille des particules formées sous insolations UV et qu’il est possible de blanchir les motifs photo-induits avec une lumière monochromatique visible bien qu’habituellement ce type d’insolation colore le film. L’utilisation de ces matériaux permet aussi d’améliorer sensiblement la stabilité temporelle des inscriptions photo-induites, ce qui permet de les utiliser comme support de données reconfigurables. Nous démontrons aussi qu’au-delà d’un seuil en intensité, il est possible d’inscrire des motifs permanents avec une lumière UV ou visible, ce qui permet l’utilisation de ces films comme support de données permanentes. Enfin, dans une dernière partie, nous montrons qu’il est possible de photo-inscrire en lumière visible des couleurs dichroïques fortement réfléchissantes sans aucune réduction préalable des sels d’argent
Silver species adsorbed on colloidal titania have been known for a long time to exhibit photochromism. The color change is due to the reduction of silver salts from metallic nanoparticles under UV illumination and oxidation of these latters under visible illumination. Recently, a new functionality inducing multicolor photochromism has been reported in nanocomposite materials constituted by silver nanoparticles introduced in nanoporous titania film. In this dissertation, we study the influence of mesoporous titania matrix with controlled pores sizes on the photochromisrn behavior of such films. We show that the films porosity allows to control the formed particles under UV illumination and that is possible to bleach the photo-induced patterns with a monochromatic visible light although usually this type of illumination color the film. The utilization of these materials allows also to sensibly improve the temporal stability of photo-induced inscriptions, which allows to use them as rewritable data carriers. We demonstrate also that above an intensity threshold, it is possible to inscribe permanent pattern with an UV or visible illumination, which allows to use these films like permanent data carriers. Finally, in the last part, we show that it is possible to photo-induce in visible light dichroic color highly reflective without prior reduction of silver salts

Les biofilms bactériens sont composés d’organismes unicellulaires vivants au sein d’une matrice protectrice, formée de macromolécules naturelles. Des biofilms non désirés peuvent avoir un certain nombre de conséquences néfastes, par exemple la diminution du transfert de chaleur dans les échangeurs de chaleurs, l’obstruction de membranes poreuses, la contamination des surfaces coques de navires, etc. Par ailleurs, les bactéries pathogènes qui prolifèrent dans un biofilm posent également un danger pour la santé s’ils croissent sur des surfaces médicales synthétiques comme des implants biomédicaux, cathéters ou des lentilles de vue. De plus, la croissance sur le tissu naturel par certaines souches des bactéries peut être fatale, comme Pseudomonas aeruginosa dans les poumons. Cependant, la présence de biofilms reste difficile à traiter, car les bactéries sont protégées par une matrice extracellulaire. Pour tenter de remédier à ces problèmes, nous proposons de développer une surface antisalissure (antifouling) qui libère sur demande des agents antimicrobiens. La proximité et la disposition du système de relargage placé sous le biofilm, assureront une utilisation plus efficace des molécules antimicrobiennes et minimiseront les effets secondaires de ces dernières. Pour ce faire, nous envisageons l’utilisation d’une couche de particules de silice mésoporeuses comme agents de livraison d’agents antimicrobiens. Les nanoparticules de silice mésoporeuses (MSNs) ont démontré un fort potentiel pour la livraison ciblée d’agents thérapeutiques et bioactifs. Leur utilisation en nano médecine découle de leurs propriétés de porosité intéressantes, de la taille et de la forme ajustable de ces particules, de la chimie de leur surface et leur biocompatibilité. Ces propriétés offrent une flexibilité pour diverses applications. De plus, il est possible de les charger avec différentes molécules ou biomolécules (de tailles variées, allant de l’ibuprofène à l’ARN) et d’exercer un contrôle précis des paramètres d’adsorption et des cinétiques de relargage (désorption). Mots Clés : biofilms, nanoparticules de silice mésoporeuses, microfluidique, surface antisalissure.
Bacterial biofilms are composed of single-cell organisms living within a protective matrix formed from natural macromolecules. Unwanted biofilms may have a number of adverse consequences such as reducing heat transfer in heat exchangers, obstruction of porous membranes, surface contamination ships hulls etc. In addition, pathogenic bacteria growing in a biofilm also pose a health hazard when this kind of film is found attached to biomedical implants, catheters, or on contact lenses. The presence of biofilms is difficult to treat because the bacteria are highly resistant to antimicrobial agents. In an attempt to address these problems, we propose to develop an antifouling surface which releases on demand antimicrobial agents in the presence of a biofilm. The proximity and the positioning of the delivery system of bioactive agents under the biofilm will ensure a more efficient use of antimicrobial molecules and minimize side effects of the latter. To do this, we consider the use of layers of colloidal particles of meso-porous silica as delivery agents of antimicrobial agents. Mesoporous silica nanoparticles (NPS Ms) have demonstrated a strong potential for targeted delivery of therapeutic and bioactive agents. Their use in nanomedicine stems from their interesting properties of porosity, the size and the adjustable shape of these particles, their surface chemistry providing a great flexibility for various functionalizations. Moreover, it is possible to load them with various molecules or biomolecules (of various sizes, ranging from ibuprofen to RNA), and exert fine control of the adsorption parameters and release kinetics (desorption). These particles also demonstrate excellent biocompatibility in vitro and in vivo. Keywords : biofilm, mesoporous nanosilica particles, microfluidics, antifouling surfaces.

La recherche scientifique contemporaine en matière de matériaux est largement orientée autour de l’optimisation et l’élaboration de nouveaux matériaux poly-fontionnels, multi-structurés et aux dimensions réduites. De tels matériaux conduisent à s’intéresser à la problématique des comportements spécifiques résultant des différentes interfaces mises en jeu ; il peut s’agir d’interfaces physiques entre différents milieux (états différents, compositions chimiques différentes …) ou des interfaces entre différentes propriétés. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés aux corrélations pouvant exister entre les propriétés de luminescence et la réactivité de surface de films mésoporeux d’oxyde métalliques dopés avec des ions EuIII. Ces deux propriétés étant fortement dépendantes de la structure des matériaux, une grande partie de notre travail a été dédiée à la caractérisation de cette dernière. Un intérêt particulier a été porté à l’étude des conséquences de la présence des ions EuIII et à la localisation de ces derniers au sein des matrices étudiées. Finalement, il est apparu que la luminescence des ions EuIII au sein des films mésoporeux à base de TiO2 peut permettre de suivre les réactions redox se produisant au sein des pores, comme par exemple la photo-dégradation de composés organiques ou la photo-réduction de sels métalliques. La photo-réduction in situ permet la formation de réseaux périodiques de nanoparticules métalliques. Ces matériaux offrent donc de nombreuses perspectives d’applications dans des domaines aussi variés que les télécommunications optiques, la photonique, la photocatalyse…
Materials contemporary scientific research is largely devoted to the optimization and the elaboration of new poly-functional, multi-structured and size-reduced materials. Then, specific behaviors due to the different interfacial aspects of those materials – physical interfaces between different matter states, different chemical phases… or properties interfaces – have become a major issue requiring further investigations. In this context, our work deals with correlations that could be established between luminescence properties and surface reactivity of EuIII-doped metal oxide mesoporous thin films. As properties can be linked to materials structure, an important part of our work has been dedicated to structural characterization. EuIII ions incorporation specific effects and ions location within film walls have been particularly studied. Finally, it appeared that EuIII ions luminescence could provide a mean to follow redox reactions occurring within pores, such as organic compounds photo-degradation or metallic salts photo-reduction. In situ photo-reduction can lead to periodic arrays of metallic nanoparticles. La photo-réduction in situ permet la formation de réseaux périodiques de nanoparticules métalliques. Those materials can open up the way in many applications such as optical telecommunication, photonics, photocatalysis…

Le sujet de cette thèse porte sur l’élaboration du nouveau nanomatériau par la gravure électrochimique bipolaire (BEE) — le Ge mésoporeux et sur l’analyse de ses propriétés physico-chimiques en vue de son utilisation dans des applications photovoltaïques. La formation du Ge mésoporeux par gravure électrochimique a été précédemment rapportée dans la littérature. Cependant, le verrou technologique important des procédés de fabrication existants consistait à obtenir des couches épaisses (supérieure à 500 nm) du Ge mésoporeux à la morphologie parfaitement contrôlée. En effet, la caractérisation physico-chimique des couches minces est beaucoup plus compliquée et le nombre de leurs applications possibles est fortement limité. Nous avons développé un modèle électrochimique qui décrit les mécanismes principaux de formation des pores ce qui nous a permis de réaliser des structures épaisses du Ge mésoporeux (jusqu’au 10 um) ayant la porosité ajustable dans une large gamme de 15% à 60%. En plus, la formation des nanostructures poreuses aux morphologies variables et bien contrôlées est désormais devenue possible. Enfin, la maitrise de tous ces paramètres a ouvert la voie extrêmement prometteuse vers la réalisation des structures poreuses à multi-couches à base de Ge pour des nombreuses applications innovantes et multidisciplinaires grâce à la flexibilité technologique actuelle atteinte. En particulier, dans le cadre de cette thèse, les couches du Ge mesoporeux ont été optimisées dans le but de réaliser le procédé de transfert de couches minces d’une cellule solaire à triple jonctions via une couche sacrificielle en Ge poreux
The subject of this thesis is the development of the new nanomaterial by bipolar electrochemical etching (BEE) - the mesoporous Ge and analysis of its physico-chemical properties for use in photovoltaic applications. The formation of mesoporous Ge by electrochemical etching has been previously reported in the literature. However, the important technological barrier of existing manufacturing processes was to obtain thick layers (above 500 nm) of the mesoporous Ge with perfectly controlled morphology. Indeed, the physico-chemical characterization of thin layers is much more complicated and the number of possible applications is very limited. We have developed an electrochemical model that describes the main mechanisms of formation of pores which allowed us to produce thick mesoporous structures of Ge (up to 10 um) with adjustable porosity in a range of 15% to 60% . In addition, the formation of porous nanostructures with well-controlled variable morphologies has now become possible. Finally, the mastery of these parametres has opened the extremely promising path towards the realization of porous multilayer structures based on Ge for many innovative and multidisciplinary applications. In particular, in the context of this thesis, the mesoporous layers of Ge were optimized for the purpose of performing a layer transfer process of a triple-junction solar cell via a sacrificial layer of porous Ge

Ce travail est consacré à la préparation de matériaux mésoporeux à partir de cristaux liquides formés avec des tensioactifs fluorés selon le mécanisme transcriptif LCT. Les paramètres de synthèse ont été optimisés pour la préparation de silices mésostructurées à partir de la phase hexagonale du système eau/C8F17C2H4(OCH2CH2)9OH. Les résultats montrent une corrélation entre le diamètre des pores des matériaux et les diamètres hydrophobes mesurés dans les cristaux liquides. L'incorporation de TiO2 dans une matrice silicatée selon la méthode de coprécipitation a été réalisée en utilisant soit des micelles (mécanisme d'auto-assemblage coopératif CTM), soit la phase hexagonale du système C8F17C2H4(OCH2CH2)9OH/eau (mécanisme transcriptif LCT). Dans les deux cas, l'incorporation de titane conduit à une perte de la structure et à une diminution de la surface spécifique. L'utilisation du mécanisme CTM favorise la formation de TiO2 anatase en surface du matériau, tandis que pour le mécanisme LCT, la substitution du silicium par le titane au coeur du matériau a été mise en évidence. Des films minces mésostructurés à base de TiO2 ont été réalisés à partir de la méthode EISA. Les analyses par diffraction des rayons X à incidence rasante couplées à des mesures de réflectivité ont permis de mettre en évidence la structure des films et de déterminer les épaisseurs des couches qui constituent les films. Enfin, une méthode originale de synthèse de matériaux mésoporeux organisés à base de TiO2 a été développée. La précipitation de TiO2 dans la mésophase hybride est déclenchée à l'aide d'un traitement par NH3 (g). La structure des matériaux est conservée après l'étape de calcination laquelle permet de cristalliser TiO2 en phase anatase. L'activité photocatalytique de ces matériaux a ensuite été testée sur la réaction de photodégradation du méthylorange
This work deals with the preparation of mesoporous materials from fluorinated liquid crystals via the LCT mechanism. Synthesis parameters have been optimized for the preparation of ordered mesoporous silica with the hexagonal H1 phase of water/C8F17C2H4(OCH2CH2)9OH system. Results show a correlation between pore diameters of materials and hydrophobic diameters measured in liquid crystals. According to the coprecipitation method, incorporation of TiO2 in a silica matrix, synthesized using micelles (via the cooperative templating mechanism CTM) or the hexagonal phase of C8F17C2H4(OCH2CH2)9OH/water system (via liquid crystal templating mechanism LCT). Both pathways lead to a loss of mesopore ordering and a decrease of the specific surface area when titania content increases. If materials are prepared via CTM mechanism TiO2 is present on the surface whereas TiO2 is in the bulk when LCT mechanism is used. Mesoporous thin films have been prepared via EISA method. Grazing incidence small angle X-Ray scattering and reflectivity analysis have been used to define the structure of films and the thickness of the different layers. Finally an original method has been developed for the preparation of ordered titania mesoporous materials. Precipitation of titania in the hybrid mesophase is activated by a NH3 treatment. The structure is preserved after calcination step which allow the formation of TiO2 anatase. Photocatalytic activity of these materials has been tested on the photodegradation of methylorange