Academic literature on the topic 'Énergie des phonons'

Les progrès technologiques ces dernières décennies ont fait croître de façon exponentielle l’utilisation de la spectroscopie TéraHertz. Cette gamme spectrale (1 THz = 1012 Hz) permet de sonder et caractériser les phénomènes physiques à basse énergie, où de nombreux processus élémentaires dans la matière, tels que l’interaction des électrons, des spins, des phonons et les modes de rotation moléculaire, présentent des résonances avec une dynamique (sub)-picoseconde. Cette approche trouve des applications prometteuses en physique, chimie, astronomie et médecine.

L'interet des verres halogenes pour la realisation d'amplificateurs optiques operant dans la seconde fenetre de telecommunication a 1,3 m a motive ce memoire dans lequel sont presentees la synthese et la caracterisation de nouveaux verres a basse energie de phonons. Notre premier axe de travail est la stabilisation d'un verre fluorozincate a base de znf#2, srf#2 et baf#2, nomme znsb. Apres diverses optimisations, un verre stable divalent, comprenant un faible taux de inf#3 et de gaf#3 est identifie. Il presente une plus grande transparence infrarouge que les verres zblan et big. Par application de la theorie de judd-ofelt a l'ion er#3#+, les energies de phonons de cette nouvelle matrice fluoree sont determinees comme etant plus faibles que celles de zblan et de big. Les resultats sont confirmes par la determination de la duree de vie du niveau #1g#4 de l'ion terre-rare pr#3#+, emettant a 1,3 m. Cette duree de vie est influencee par la presence importante de fluorures trivalents dans le verre. La valeur de 145 s a 1/e#3 est obtenue pour des teneurs en mf#3 10% mol. Afin d'abaisser toujours plus l'energie de phonons de la matrice, dans une seconde partie, nous avons synthetise un verre stable, nomme cnbzn, a base de cdf#2 et de cdcl#2 et comprenant egalement naf, baf#2 et znf#2. La presence de chlorures accroit le domaine de transmission infrarouge de 4 m par rapport a zblan. La possibilite d'incorporer des terres-rares a hauteur de 1% dans cette matrice est verifiee. Apres optimisation de sa resistance a l'attaque par l'humidite atmospherique, les caracteristiques spectroscopiques des ions er#3#+ et pr#3#+ dans ce verre, sont egalement etudiees. L'energie de phonons moyenne, plus basse que celle de znsb, permet d'atteindre pour le niveau #1g#4 une duree de vie experimentale de 218 s a 1/e#3 pour cnbzn

Dans cette thèse, nous étudions le couplage électron-phonon dans le graphène, et en particulier l’influence du substrat. Il s’agit de quantifier par des mesures opto-électroniques le couplage des électrons avec les modes de phonons du substrat, que ce soit les modes de phonons polaritons de surface (SPP) pour les substrats isotropes comme le SiO2 ou les modes de phonons polaritons hyperboliques pour les substrats fortement anisotropes comme le h-BN. Pour ce faire, nous commençons par une revue générale du couplage électron-phonon dans le graphène avant de détailler les différentes méthodes expérimentales utilisées durant la thèse. Puis, nous détaillons les différents régimes de couplage pour un échantillon de graphène sur SiO2 et nous mettons en évidence la nécessité d’étudier des substrats ultra-propres. Nous présentons enfin les résultats obtenus pour un échantillon de graphène sur h-BN dans lequel nous mettons en évidence, en plus du couplage aux HPP,un régime de couplage nouveau qui consiste en l’émission de phonons-polaritons hyperboliques dans un régime d’effet tunnel Zener-Klein
In this thesis we study the electron-phonon coupling in graphene and in particular theinfluence of the substrate in the aforementioned coupling. We want to quantify by optoelectronicalmeasurements the coupling between the phonon modes of the substrate. It might be the couplingwith Surface Phonon Polaritons (SPPs) in case of isotropic substrates as SiO2 or Hyperbolic PhononPolaritons (HPPs) in case of highly anisotropic substrates. We start by a review about the state of theart on electron phonon coupling in graphene. Then we introduce the different experimental methodsused during this thesis. We present experimental results on an graphene on SiO2 sample. We identifythe different coupling regimes and point out the necessity of working on ultra clean samples toinvestigate the high energy regimes. Finally we prensent experimental results on a graphene on BNsample where we identify a new coupling regime consisting in HPP emission in a Zener-Klein transportregime

Les changements thermiques biologiques sont des événements courants lors d'activités métaboliques cellulaires anormales. En effet, les aberrations thermiques – telles qu'une augmentation de la température locale des tissus – sont directement liées à la détection de zones enflammées, à la présence de tumeurs ou d'autres maladies. En plus de contribuer au diagnostic des maladies, la détermination de la température locale dans les systèmes biologiques peut également aider à leur traitement. Par exemple, dans l'hyperthermie, une élévation de température doit être induite dans les tissus tumoraux à des niveaux cytotoxiques afin de détruire les cellules cancéreuses et de fournir un traitement contre le cancer. Cependant, la montée en température doit être réalisée de manière contrôlée et bien localisée sur les cellules cibles cancéreuses, tout en évitant un échauffement des tissus sains environnants. De plus, pour déterminer de telles maladies, les variations de température doivent être déterminées avec précision. Des études antérieures en nanothermométrie luminescente montrent qu’il n’y a encore de sondes thermiques adéquates pour les environnements biologiques. Il est donc nécessaire de développer des nanothermomètres luminescents avec une morphologie et une taille adéquate, fonctionnant avec des longueurs d'onde d'excitation et d'émission dans le domaine de transparence des tissus. Pour répondre à cette demande, nous avons mené une étude de différents nanocristaux d'oxydes dopés avec des ions lanthanides afin de développer des nanothermomètres luminescents capables de déterminer la température dans des systèmes in vivo à haute résolution thermique. Les performances thermométriques ont été déterminées en calculant la sensibilité thermique relative (S_r) à l'aide de l'approche d'intensité de luminescence ratiométrique. Par ailleurs, notre étude a permis de soulever quelques hypothèses pouvant contribuer efficacement aux performances thermométriques. Nous avons mis en jeu la technique du rapport d’intensité de deux pics de luminescence pour laquelle les valeurs de S_r peuvent être optimisées en co-dopant les nanocristaux avec deux, ou plusieurs, ions Ln3+ et en utilisant des matrices oxydes présentant différentes énergies de phonons. Ainsi, du fait de sa nature générique et de sa souplesse de synthèse, la méthode Pechini a été choisie pour synthétiser plusieurs matrices oxydes, Y2O3, Y2Ge2O7, Y3Al5O12 (YAG), Y3BO6 et YBO3. Les nanocristaux ont tout d’abord été mono-dopés avec Nd3+, puis co-dopés avec Nd3+ -Yb3+ pour améliorer les propriétés de sonde thermiques dans les fenêtres biologiques du proche IR. De plus, nous avons optimisé les concentrations de dopage dans les matrices hôtes pour une plus grande efficacité dans la détection de la luminescence dans les organismes biologiques. Nous avons observé expérimentalement que les valeurs de Sr sont fortement impactées sur l'énergie des phonons de la matrice. Nous avons observé que par co-dopage Nd3+-Yb3+ les performances thermométriques des nanocristaux sont améliorées par rapport aux nanocristaux mono dopés Nd3+. Notre étude de ce différent oxyde a montré que le YAG et Y2O3 sont des matrices les plus prometteuses, pour l'application de la nanothermométrie luminescente in vivo. Enfin, des nanocristaux individuels (non agglomérés comme dans le cas des synthèses Péchini) de YAG de taille 60 nm et de morphologie contrôlée ont été obtenus en solution par la méthode solvothermale pour faire avancer les études dans les futures applications biologiques. Nous avons observé que les nanothermomètres YAG adaptés à cet objectif ont un Sr égal à 0,47 %·K-1 et une résolution thermique de 0,3 K. Des tests expérimentaux in vivo seront bien sûr nécessaires pour valider les résultats de cette étude; cependant, nos résultats obtenus sur les performances des nanocristaux YAG:Nd3+-Yb3+ démontrent dès à présent un fort potentiel pour des applications in vivo de nanothermométrie luminescente ratiométrique
Biological thermal modifications are common events during abnormal cellular metabolic activities. Indeed, thermal aberrations – such as an increase in local tissue temperature – are directly related to the detection of inflamed areas, the presence of tumors, or other diseases. In addition to contributing to the diagnosis of diseases, the determination of local temperature in biological systems can also help with their treatment. For instance, in hyperthermia, the increase in temperature must be induced in tumor tissues up to cytotoxic levels in order to kill cancer cells and therefore, it assists in the cancer treatment. However, the increase in temperature must be carried out in a controlled and well-localized manner to target cancer cells, while avoiding overheating of surrounding healthy tissue. Furthermore, to determine such biological aberrations, temperature variations must be accurately determined. The thermometric performance of the nanothermometers was determined by calculating the relative thermal sensitivity (S_r) using the ratiometric luminescence intensity approach. Furthermore, our study made it possible to raise some hypotheses that can effectively contribute to the thermometric performance of thermal probes. We use the technique of the intensity ratio of two luminescence peaks for which the values of S_r can be optimized by co-doping the nanocrystals with two, or more, Ln3+ ions and by using oxide matrices presenting different phonon energies. Thus, due to its generic nature and synthesis flexibility, the Pechini method was chosen to synthesize several oxide matrices, Y2O3, Y2Ge2O7, Y3Al5O12 (YAG), Y3BO6 and YBO3. The nanocrystals were firstly monodoped with Nd3+ and posteriorly, codoped with Nd3+ -Yb3+ to improve the thermal probe properties within the biological windows of near infrared. In addition, we optimized the doping concentrations in the host matrices for greater efficiency in luminescence detection in biological organisms. We experimentally observed that Sr values are strongly impacted to the phonon energy of the matrix. We analyzed that by Nd3+ -Yb3+ codoping the thermometric performance of nanocrystals is improved compared to nanocrystals mono doped with Nd3+. Our study of different oxides shows that the YAG and Y2O3 matrices are the most promising matrices for the luminescence nanothermometry in vivo application. Lastly, YAG individual nanocrystals (non-agglomerated as in the case of Pechini syntheses) of size 60 nm and controlled morphology were obtained in solution by the solvothermal method to advance in further studies in biological applications. We observed that the YAG nanothermometers suitable for the purpose have a S_r equal to 0.47 %·K-1 and a thermal resolution of 0.3 K. In vivo experimental tests are required to validate the findings of this study; however, our results obtained on the performance of YAG: Nd3+ -Yb3+ nanocrystals has been showing high potential for in vivo applications of ratiometric luminescence nanothermometry

A température ambiante, le PbTe et le SnTe sont des thermoélectriques efficaces avec une structure cubique. À basse température, le SnTe subit une transition ferroélectrique avec une température critique qui varie fortement en fonction de la concentration en trou, tandis que le PbTe commence seulement à exhiber des effets de ferroélectricité. En utilisant l’approximation harmonique stochastique et auto-cohérente, dans cette thèse nous étudions les spectres des phonons anharmoniques et la transition ferroélectrique dans les deux systèmes. On trouve que les spectres vibrationnels dépendent fortement de l’approximation utilisée pour la fonctionnelle d’échange et corrélation dans la théorie de la fonctionnelle de densité. Si les corrections de gradient de la densité et le volume théorique sont employés, alors le calcul de l’énergie libre conduit à des spectres de phonons en bon accord avec les données expérimentales pour les deux systèmes. Dans le cas du PbTe, nous reproduisons les satellites des phonons optiques-transverses détectés dans les expériences de diffusion inélastiques des neutrons ainsi que le croisement entre les modes optiques- transverses et les modes acoustiques-longitudinaux au long de la direction gamma-x. Dans le cas de SnTe, nous décrivons la transition ferroélectrique à partir de la structure fm3m à haute température vers la structure r3m à basse température
At room temperature, PbTe and SnTe are efficient thermoelectrics with a cubic structure. At low temperature, snte undergoes a ferroelectric transition with a critical temperature strongly dependent on the hole concentration, while PbTe is an incipient ferroelectric. In this thesis by using the stochastic self-consistent harmonic approximation, we investigate the anharmonic phonon spectra and the occurrence of a ferroelectric transition in both systems. We find that vibrational spectra strongly depends on the approximation used for the exchange-correlation kernel in density functional theory. If gradient corrections and the theoretical volume are employed, then the calculation of the free energy hessian leads to phonon spectra in good agreement with experimental data for both systems. In PbTe, we reproduce the transverse optical mode phonon satellite detected in inelastic neutron scattering and the crossing between the transverse optical and the longitudinal acoustic modes along the gamma-x direction. In the case of SnTe, we describe the occurrence of a ferroelectric transition from the high temperature fm3m Structure to the low temperature r3m one

Les pérovskites hybrides halogénées (ABX3) sont utilisées depuis cinq ans comme couches absorbantes pour de nouvelles cellules solaires à bas coût combinant les avantages des matériaux organiques (molécule A) et inorganiques (métal B et halogène X). Très récemment, des cellules solaires à boîtes quantiques à bases de pérovskites purement inorganiques ont également montré des efficacités prometteuses, ce qui en fait une alternative potentiellement stable et efficace à leurs cousins hybrides.Le but de cette thèse de doctorat est d'étudier et de mieux comprendre les instabilités structurelles et thermodynamiques de ces pérovskites halogénées, avec un focus sur la pérovskite purement inorganique CsPbI3.Dans un premier temps les propriétés vibrationnelles et électroniques des différentes phases de CsPbI3 sont étudiées grâce à différentes techniques ab-initio, dont la plupart sont basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et son approche en réponse linéaire (DFPT). Alors que la phase γ noire, cruciale pour les applications photovoltaïques, se comporte de manière harmonique autour de l'équilibre, pour les trois autres phases nos calculs de phonons froids révèlent une instabilité de double puits au centre de la zone de Brillouin. Nos calculs montrent également que le terme d'entropie d'ordre-désordre lié à ce double puits est crucial pour empêcher la formation de la phase pérovskitoïde jaune. Nous analysons ensuite en détail les changements structurels et l’effet Rashba dynamique le long de trajectoires de dynamique moléculaire à la lumière de ces résultats.La seconde partie de la thèse porte sur la stabilité thermodynamique de la pérovskite hybride MAPbI3. Notre étude expérimentale par ellipsométrie apporte une meilleure compréhension de la décomposition chimique de MAPbI3 en ses deux précurseurs, l’iodure de méthylamonium et l'iodure de plomb, que nous avons prédite grâce à des calculs de diagrammes de stabilité DFT et que nous confirmons par diffraction des rayons X. Enfin, nous démontrons que la pérovskite hybride MAPbI3 se comporte davantage comme les composés inorganiques (grande constante diélectrique, faible énergie de liaison des excitons) que comme les matériaux organiques (faible constante diélectrique, forte énergie de liaison d'exciton)
Hybrid halide perovskites (ABX3) have emerged over the past five years as absorber layers for novel high-efficiency low-cost solar cells combining the advantages of organic (molecule A) and inorganic (metal B, halogen X) materials. Very recently, fully inorganic perovskite quantum dots also shown promising efficiencies, making them a potentially stable and efficient alternative to their hybrid cousins.The aim of this PhD thesis is to study and better understand both the structural and thermodynamic instabilities of these halide perovskites, with a specific focus on purely inorganic CsPbI3 structures.We first use various ab-initio techniques, the majority of which are based on Density Functional Theory (DFT) and its linear-response approach (DFPT), to investigate the vibrational and electronic properties of the different phases of CsPbI3. While the black γ-phase, crucial for photovoltaic applications, is shown to behave harmonically around equilibrium, for the other three phases frozen phonon calculations reveal a Brillouin zone center double-well instability. We also show that avoiding the order-disorder entropy term arising from these double-well instabilities is key in order to prevent the formation of the yellow perovskitoid phase, and evidence a Rashba effect when using the symmetry breaking structures obtained through frozen phonon calculations. We then analyze the structural changes and the dynamical Rashba splitting along molecular dynamics trajectories in the light of our findings.In a second phase, we investigate the thermodynamical stability of hybrid perovskite MAPbI3. Our experimental ellipsometry-based study brings better understanding of the chemical decomposition of MAPbI3 into its two precursors, methylammonium and lead iodides, which we predicted using DFT stability diagram calculations and which we confirm by X-Ray diffraction. Last, we prove that hybrid perovskite structure MAPbI3 behaves more like inorganic compounds (high dielectric constant, low exciton binding energy) than like organic materials (low dielectric constant, high exciton binding energy)

L'essor de l'internet des objets (IoT) et des capteurs autonomes et communicants semble être retardé en raison du manque de source d’énergie fiable, sûre et à faible coût. Les récupérateurs d’énergies thermoélectriques présentent ces avantages clés. Le silicium présente les avantages d'être très abondant, moins polluant et de bénéficier d'installations et de procédés technologiques permettant la production en série de récupérateurs d’énergies thermoélectriques à faible coût par rapport aux matériaux conventionnel (alliages de tellure de bismuth). Toutefois, le silicium est un matériau thermoélectrique médiocre en raison de sa conductivité thermique élevée ( ). La possibilité de réduire la conductivité thermique tout en préservant la conductivité électrique et le coefficient Seebeck est la clé pour améliorer le silicium en tant que matériau thermoélectrique efficace. À cette fin, les efforts sont orientés vers la partie phononique du transport de chaleur, qui constitue la contribution dominante dans les semi-conducteurs. Les recherches menées au cours de cette thèse ont porté sur l'intégration des membranes de silicium nanostructurées de réseaux phononiques dans des démonstrateurs de récupérateurs d’énergies thermoélectriques et leur caractérisation au regard de l'état de l’art. Les résultats de ces études ont démontré la faisabilité d’un récupérateur d’énergie thermoélectrique à base de silicium présentant des performances (De quelques µW/cm2 pour ΔT~5-10K à quelques mW/cm2 pour ΔT>100K) suffisantes pour l’alimentation en énergie de nœuds de capteurs autonomes et des performances comparables à celles d’un récupérateur (état de l’art) à base de tellure de bismuth en fonction des conditions de refroidissement de ces derniers. De plus, cette thèse a démontré, outre la récupération d'énergie, la possibilité de développer des refroidisseurs thermoélectriques à base de silicium, ouvrant la voie à une possible intégration de refroidisseurs thermoélectriques dans des dispositifs micro-électroniques à base de silicium
The lack of reliable, safe and low-cost energy source seems to delay the blooming of the internet of things (IoT) and wireless sensors nodes. Thermoelectric harvesters feature those key advantages. Silicon presents the advantages to be most abundant, less environmental harmful and to benefit from facilities and technological processes for low cost thermoelectric harvesters mass production compared to the conventional materials (bismuth telluride alloys). However, silicon is a poor thermoelectric material due to its high thermal conductivity ( ). The possibility to reduce the thermal conductivity while preserving electrical conductivity and Seebeck coefficient is the key to upgrade silicon as an efficient thermoelectric material. To that end, efforts are oriented towards the phononic part of heat transport, which is the dominant contribution in semiconductors. The researches carried out during this thesis dealt with the integration of phonon engineered silicon membranes into thermoelectric harvester demonstrators and their characterizations with respect to the state of the art. The results demonstrated the feasibility of a silicon based thermoelectric harvester exhibiting performance (from few µW/cm2 for ΔT~5-10K to few mW/cm2 for ΔT>100K) sufficient for autonomous sensor nodes’ power supplying and comparable performance with the bismuth telluride state of the art harvester according to the harvesters’ cooling conditions. Moreover, this thesis demonstrated, in addition to the energy harvesting, the possibility of developing silicon based thermoelectric coolers, opening the way to possible integration of thermoelectric coolers in silicon based micro-electronic devices

L'accroissement des besoins en débit d'informations via les liaisons par fibres optiques nécessite de développer de nouveaux amplificateurs permettant de tirer partie des possibilités offertes par le multiplexage en longueur d'onde dans la région spectrale 1,3 - 1,6 æm ; région où l'atténuation de la fibre de ligne silice est minimale (de 0,2 à 0,4 dB/Km). Pour élargir la fenêtre spectrale d'amplification, il devient nécessaire de s'affranchir du matériau silice et de solliciter de nouvelles matrices de plus faibles énergies de phonon. Ainsi ces besoins redonnent un intérêt aux verres de fluorures et permettent également d'envisager l'utilisation de matériaux nouveaux pour ce type d'application, tels que les verres de sulfures. Le projet GEANT (GEnération d'Amplificateurs Non - silice pour Transmissions multi - fenêtres multiplexées en longueur d'onde), labellisé RNRT (Réseau National de Recherche en Télécommunication), a associé différents partenaires industriels et universitaires dans cette quête de nouveaux amplificateurs optiques. La contribution du Laboratoire des Verres et Céramiques à ce projet est relatée dans ce mémoire. En présentant des stabilités thermiques compatibles avec les besoins de mise en forme, les verres de fluoroindate du système Ba-In-Zn complété de Gd ou Sr ont représentés le point de départ de cette étude de compositions vitreuses. En ce qui concerne les verres de sulfures l'étude est basée sur les verres de composition Ge-Ga-Sb-S La spectroscopie des ions Tm3+ et Pr3+ émettant respectivement à 1,34 et 1,47 æm dans les verres de sulfures, plus covalents que les fluorures, a été étudiée.

Les propriétés électriques des semiconducteurs sont fortement influencées par le type de dopants et défauts insérés ou formés lors de leur synthèse. Dans le domaine du photovoltaïque, ces défauts vont fortement dégrader l’efficacité et la durabilité des cellules solaires. Dans ce contexte, les méthodes de simulation ab-initio, Hartree-Fock (HF) ou la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), sont pertinentes pour une compréhension de ces différents effets nécessaire à l’optimisation des matériaux. Cependant, l’obtention d’une bonne description des propriétés requiert l’utilisation d’approches sophistiquées, comme GW, coûteuses en temps de calcul. Ainsi, les approches pragmatiques basées sur les fonctionnelles hybrides, combinant HF et DFT, représentent une alternative intéressante. Dans un premier temps, des fonctionnelles hybrides ont été optimisées afin d’avoir une bonne description de l’énergie de bande interdite pour différents composés : Si, Ge, SiGe, les III-V et les chalcopyrites (CIGS). Les résultats obtenus avec cette approche semi-empirique ont été confrontés à ceux de la littérature et notamment à ceux obtenus au niveau GW. La description des propriétés électroniques est similaire à celle obtenue au niveau GW. L’évolution en température de différentes données thermodynamiques a aussi été abordée via l’approximation quasi-harmonique Pour celles-ci et les matériaux étudiés, les approches hybrides n’apportent pas d’amélioration par rapport aux fonctionnelles existante mais permettent une description cohérente des matériaux. Dans un second temps, ces fonctionnelles ont été utilisées pour réaliser une étude systématique de l’impact de la composition chimique sur les propriétés des CIGS pour des cellules solaires de type tandem. Tout d’abord, elles ont permis de déterminer les compositions, propriétés structurales et électroniques des CuGaxIn1-x(SySe1-y)2 avec des gaps donnés pour ce type d’application. Ensuite, l’effet de l’insertion des alcalins dans les CIGS a été abordé. L’accent a été porté sur la substitution du Cu par le Li, Na, K, Rb et Cs. Leur impact sur le gap a été interprété en terme d’évolution structurale et stabilité thermodynamique de différentes phases cristallines pouvant exister dans le matériau. Enfin, les défauts ponctuels de H, Fe et B dans le silicium ont été modélisés pour une étude concernant la dégradation induite par la lumière à haute température, un des mécanismes de vieillissement des cellules à base de silicium
Electrical properties of semiconductors are strongly influenced by the types of dopants and defects inserted or formed during the synthesis of materials. In the field of photovoltaics, these defects leads to various metastabilities and can degrade the efficiency and durability of solar cells. In this context, ab-initio simulation methods, such as Hartree-Fock (HF) or the one implemented in the framework of density functional theory (DFT), are relevant to understand these behaviours and thus optimise the photovoltaic materials. However, a good qualitative and quantitative description of properties requires sophisticated but time consuming method like GW. An interesting alternative can be provided by hybrid functionals, which combine HF and DFT. Firstly, hybrid functionals were optimised in order to accurately described the band gap for different compounds by varying the percentage of HF exact-exchange in the exchange term of the PBE and PBEsol functionals from the GGA approximation of DFT. The materials investigated were Si, Ge, SiGe, III-V and chalcopyrites. Results obtained by this approach were confronted to the one from the literature. The description of the electronic properties matched the one from GW. Temperature evolution of various thermodynamic properties was calculated via the quasi-harmonic approximation. In this approximation and for the range of studied materials, optimised hybrid functionals do not bring an enhancement compared to existing functionals. Nevertheless, they bring a coherent description of the materials. Secondly, these optimised hybrid functionals were used to systematically describe the impact of chemical composition on chalcopyrite’s properties for tandem solar cells. First, they enable the determination the compositions, structural and electrical properties of CuGaxIn1-x(SySe1-y)2 for band gap specific to this kind of application. As alkali metals leads to major enhancement of chalcopyrite efficiency, the effect of their incorporation in chalcopyrite bulk was address. Highlight was put on the substitution of copper by Li, Na, K, Rb and Cs. Their impact on the band gap was interpreted via the structural evolution and the thermodynamique stability of the different crystallines phases that can exists within the material. Finally, H, Fe and B point defects in silicon were simulated for a preliminary study on the light and elevated temperature induced degradation which is one of the ageing process of the silicon solar cells

Les verres de chalcogénures sont développés en raison de leurs propriétés de transparences dans l'infrarouge. Il est par exemple possible de fabriquer des fibres optiques pour des fonctions capteurs fonctionnant dans le moyen infrarouge. L'objet de la présente thèse consiste à étudier le comportement métastable des verres de chalcogénures lorsqu'ils sont soumis à des contraintes particulières : thermiques, rayon γ, ajout d'élément déstabilisant. Des compositions dopées par des terres rares ont également étudiées pour développer des sources fonctionnant dans le moyen IR
Chalcogenide glasses are developed because of their properties of transparency in the infrared. For example it is possible to manufacture optical fiber or planar wavguide for sensing in the mid-infrared. The purpose of this thesis is to study the metastable behavior of chalcogenide glasses when subjected to specific constraints: thermal behavior, γ ray irradiation, addition of destabilizing elements. Compositions doped with rare-earth have also been also studied in order to develop sources operating in the mid-infrared range

Nous étudions les propriétés élastiques et anélastiques du germanium amorphe (solide tétracoordonné) du sélénium amorphe (solide polymérique) et des verres de sélénium-germanium. Nous utilisons une méthode de propagation d’ultrasons à haute fréquence et une méthode stationnaire à basse fréquence. La gamme de température et de fréquence couverte est typiquement : 0. 1 < T < 300 K ; 10⁴ < F < 10⁸ Hz. Nous établissons ainsi, d’une part, l’existence des défauts tunnel dans les solides amorphes tétracoordonnés et, d’autre part, les caractéristiques du pic de frottement interne dy polymère le plus simple qui existe (sélénium) (le pic est situé à une température très inférieure à celle de la transition vitreuse). Les verres de Sélénium-Germanium nous permettent de suivre l’évolution des propriétés lorsque la structure amorphe évolue entre un réseau polymérique et un réseau tétracoordonné
We study the elastic and anelastic properties of amorphous germanium (tetra coordinated solid), or amorphous selenium (polymeric solid) and of selenium-germanium glasses. We use an ultrasonic wave propagation method at high frequency and a resonant method at low frequency. The investigated temperature and frequency ranges are typically: 0. 1 < T < 300 K; 10⁴ < F < 10⁸ Hz. We study then on one hand the existence of tunneling defects in tetra coordinated amorphous solids and, on the other hand, below the glass transition, the characteristics of the internal friction peak of the simplest existing polymer (selenium)(this peak is located well below the glass transition temperature). Selenium-Germanium glasses provide a way to follow the properties as the amorphous structure changes from a polymeric network to a tetra coordinated network