Dissertations / Theses: 'Films minces à haute densité'

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Wollesen, Laura. "Nouveaux films minces scintillants ultra-denses et solutions alternatives pixélisées pour l'imagerie synchrotron par rayon X." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2023. https://n2t.net/ark:/47881/m60k28pm.

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Abstract:

Deux approches ont été employées pour développer des scintillateurs couche mince à haut pouvoir d’arrêt. Ceux-ci sont utilisés pour l'imagerie à rayons X à haute résolution spatiale dans les synchrotrons. • La première approche a consisté à faire croître par Epitaxie en Phase Liquide (EPL) des films monocristallins (SCF) à densité et nombre atomique effectif (Z) élevés. L'objectif est ainsi d'atteindre une résolution spatiale élevée, tout en maximisant l'efficacité d'absorption au rayons X des films. Avant de mettre au point les procédures d'épitaxie en phase liquide, les composés potentiels ont été étudiés à l'aide d'un outil de simulation Monte Carlo (Geant4), combiné à des calculs analytiques, afin d'évaluer leur résolution spatiale intrinsèque ainsi que leur efficacité d’absorption aux rayons X. A la suite de cette étude, différentes couches épitaxiées basées sur les hafnates ont été mises au point sur des substrats de ZrO2 :Y. Plus particulièrement, le Lu2Hf2O7 a été développé avec succès. Les structures atomiques des films se sont confirmées comme étant iso-structurelles par rapport au substrat et présentant un faible désaccord paramétrique cristallin. Il a été constaté que divers éléments pouvaient entrer facilement dans la structure, révélant ainsi une flexibilité surprenante du système hafnate pour la croissance LPE. Par ailleurs les films de Lu2Hf2O7 dopés à l'europium présentent une luminescence caractéristique de l’ion Eu3+. Le substrat de ZrO2 :Y quant à lui présente une émission de faible intensité, du fait de la présence de défauts de vacances en oxygène. Les films ont un rendement lumineux plutôt faible mais offrent une bonne réponse spatiale, validée par les mesures de Fonction de Transfert de Modulation (MTF) ainsi que par des radiographies et tomographies rayon X réalisées sur ces échantillons.• La deuxième approche a consisté à faire croître des scintillateurs SCF de manière micro-structurée par EPL. L'objectif est ainsi de pouvoir augmenter le pouvoir d’arrêt des scintillateurs tout en conservant une bonne résolution spatiale. Dans un premier temps des substrats de GGG et de LYSO :Ce ont subis un traitement laser ultra-rapide (ps), permettant de modifier la surface de ces substrats, et ce afin de réduire le taux de croissance LPE dans les zones ainsi altérées. Ensuite, la croissance de scintillateurs LSO :Tb et GGG :Eu a été réalisée sur ces substrats respectifs de LYSO :Ce et GGG, mettant en évidence la croissance de ‘’piliers’’, résultant en une surface micro-structurée. La morphologie des ‘’piliers’’ varie en fonction du composé et de l'orientation du substrat. Les structures atomiques et les propriétés luminescentes sont comparables à celles de leurs homologues SCF non micro- structurés. Une preuve de concept a ainsi été démontrée
The development of scintillators with high stopping power for high spatial resolution X-ray imaging at synchrotrons has been performed by employing two approaches. The first approach was to grow thin Single Crystalline Films (SCFs) of high density and effective Z number by Liquid Phase Epitaxy (LPE). This is to reach ultimate high spatial resolution while maximizing the absorption efficiency of the films. Before attempting to develop the LPE procedures, the compounds were investigated with a Geant4, Monte Carlo simulation tool combined with subsequent analytical calculations to evaluate their scintillating spatial response. Ultimate high-density compound, Lu2Hf2O7, and other hafnates have in this framework been successfully grown on ZrO2:Y substrates. The atomic structures of the films were confirmed to be iso-structural with the substrate and have a low lattice mismatch. It was experienced that various elements could enter the structure, and a surprising flexibility of the hafnate system for LPE growth is thereby realized. The grown films of Lu2Hf2O7 doped with Europium are discovered to scintillate. However, the substrate itself displays low-intensity emission. The films have a rather low light output but deliver a good spatial response validated by MTFs as well as when performing radiography and tomography. The second approach was to grow state-of-the-art SCF scintillators in a micro-structured manner by LPE. The aim is to increase the stopping power by having tall pillars containing light and maintaining a good spatial response. LSO:Tb and GGG:Eu, were grown micro-structured onto laser-treated LYSO:Ce and GGG substrates, respectively. The morphology of the pillars varies depending on the compound and the substrate orientation. The atomic structures and luminescent properties are comparable to their normal SCF counterparts. Thereby a proof of concept has been demonstrated

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Nguyen, Van-Son. "Films minces et dispositifs à base de LixCoO₂ pour application potentielle aux mémoires résistives non volatiles." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS344/document.

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Abstract:

La mémoire Flash est actuellement extrêmement utilisée en tant que mémoire non volatile pour le stockage des données numériques dans presque tout type d'appareil électronique nomade (ordinateur portable, téléphone mobile, tablette, …). Pour dépasser ses limites actuelles (densité d'informations, endurance, rapidité), un grand nombre de recherches se développent notamment autour du concept de mémoires résistives qui repose sur la commutation entre différents niveaux de résistance, via l'application d'une tension.Les mémoires dont la variation de résistance dépend de réactions électrochimiques (ReRAM) sont potentiellement de bonnes candidates pour les mémoires non volatiles de prochaine génération; les mécanismes d'oxydo-réduction impliqués sont cependant souvent de type filamentaire, mettant notamment en jeu des migrations de cations d’éléments métalliques (provenant des électrodes), ou de lacunes d’oxygène. Ce caractère filamentaire rend difficilement atteignable la miniaturisation extrême, à l’échelle nanométrique.Dans cette thèse, une classe de matériaux particulière -utilisée dans le domaine du stockage d'énergie- est étudiée. L’objectif est d’approfondir l’origine des processus de commutation de résistance observés sur des films de LixCoO2. Nous caractérisons d'abord les propriétés structurales et électriques de tels films, ainsi que le comportement électrique des dispositifs élaborés à partir de ces films. Nous étudions ensuite les mécanismes électrochimiques qui sont à l’origine des commutations résistives, dans la configuration d’un contact micrométrique électrode/film/électrode. Nous cherchons à déterminer la validité d’un mécanisme qui avait été proposé auparavant, mais non démontré. Nous étudions également la cinétique de commutation des dispositifs, et proposons un modèle numérique permettant d’expliquer les résultats expérimentaux observés. Enfin, nous étudions l’applicabilité potentielle des dispositifs (intégrant les films de LixCoO2) aux mémoires Re-RAM au travers de leurs performances en termes d’endurance (nombre maximum de cycles d’écriture/effaçage), et de stabilité. En particulier, nous étudions l’influence de plusieurs paramètres (impulsions de tension, nature des électrodes, température et c…) sur ces performances
Flash memory is now extensively used as non-volatile memory for digital data storage in most mobile electronic devices (laptop, mobile phone, tablet...). To overcome its current limits (e.g. low information density, low endurance and slow speed), many researches recently developed around the concept of resistive memories based on the switching between different resistance levels by applying appropriate bias voltages.Memories whose resistance variations depend on electrochemical reactions (ReRAM) are potentially good candidates towards next-generation non-volatile memories. The underlying redox mechanisms observed are however often of the filamentary type, involving in particular migration of cations of metal elements (coming from the electrodes), or oxygen vacancies. This filamentary character makes it challenging to attain extreme downscaling towards the nanometric scale.In this thesis, a particular class of materials - used in the field of energy storage - is studied. The aim is to investigate the origin of the resistance switching processes observed in LixCoO2 films. We first characterize the structural and electrical properties of such films, as well as the electrical behaviors of the devices elaborated therefrom. We then investigate the electrochemical mechanisms which are at the origin of resistive switching, in the micrometric electrode/film/electrode configuration. We try to determine the validity of a formerly proposed mechanism which was however not yet demonstrated. Furthermore, we study the experimental switching kinetics of devices, and propose a numerical model to explain the results observed. Finally, we examine the potential applicability of LixCoO2-based devices to Re-RAM memories through the study of their performances in terms of endurance (i.e. maximum number of write/erase cycles) and retention. Specifically, the influence of several parameters (such as voltage pulses, chemical nature of the electrodes, temperature etc.) on these performances is investigated

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Harrabi, Khalil. "Discrimination des différents modes dissipatifs dans les supraconducteurs Haute Tc et Métalliques." Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066206.

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Tetsi, Emmanuel. "Développement de films minces à base de nanoparticules diélectriques et optimisatisation des conditions de dépôt pour fabriquer des condensateurs de découplage utilisés dans des assemblages à haute densité de modules électroniques." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0113/document.

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Abstract:

Dans le cadre de l’intégration tridimensionnelle (3D) associée à l’utilisation d’un nombre croissant de circuits intégrés (CIs), le besoin en condensateurs de découplage à forte densité de capacité (≥ 1 μF.cm-2), capables d’opérer sur une gamme de fréquences de plus en plus étendue, est crucial afin de limiter les fluctuations de tension d’alimentation au niveau des CIs. Le principal frein au développement de ces condensateurs réside dans l’obtention de couches minces (≤ 100 nm) à partir de matériaux ayant une forte permittivité relative (ε_r > 200 à 1 GHz), des technologies compatibles avec une intégration à grande échelle, et peu coûteux.L’approche proposée dans cette thèse s’appuie d’une part, sur la possibilité de synthétiser des nanoparticules diélectriques à base de Ba0.6Sr0.4TiO3 [BST] (Ø = 16 ± 2 nm, ε_r = 260 à 1 kHz) - obtenues en milieux fluides supercritiques - comme matériau diélectrique et d’autre part, sur la pulvérisation de jets ou spray coating comme technologie de dépôt en couches minces. Dans un premier temps, les nanoparticules de BST ont été synthétisées et fonctionnalisées par l’acide 3-aminopropylphosphonique (APA), dans le but de les disperser dans un solvant et d’obtenir des suspensions colloïdales stables. Les ligands ont aussi pour fonction d’améliorer la tenue mécanique des films (auto-assemblage) sur le substrat de cuivre (Cu). La variation de paramètres liés à la solution à base des nanoparticules (concentration, durée de dispersion mécanique) et à la technique de dépôt (température du substrat, débit), ont permis d’optimiser les conditions pour obtenir des films uniformes à base de nanoparticules fonctionnalisées (BST-APA). Des films de 200 ± 50 nm d’épaisseur ont ainsi pu être obtenus. Après dépôt de plots d’aluminium (Al) sur les films à base de BST-APA et utilisés comme électrode supérieure, les caractéristiques capacité-tension (C-V) et courant-tension (I-V) des condensateurs de structure Al/BST-APA/Cu ont permis d’extraire une densité de capacité élevée (0.71 μF.cm-2) et une densité de courant de fuite (25 μA.cm-2) mesurées à 1 V. Les résultats obtenus au cours de cette thèse montent que la pulvérisation de jets est une alternative aux procédés coûteux reportés (ablation laser, pulvérisation) dans l’état de l’art, pour la fabrication de condensateurs de hautes performances.Mots clés : Condensateurs MIM, couches minces, fluides supercritiques, diélectriques, Ba0.6Sr0.4TiO3, pulvérisation de jets, nanofabrication
Within the three-dimensional (3D) integration associated with the use of an increasing amount of integrated circuits (ICs), there is strong need of high capacitance density (≥ 1 μF.cm-2) decoupling capacitors, able to operate on large frequency bandwidth, in order to reduce the noise that can compromise the signal integrity in ICs. The main challenge of these capacitors relies on the deposition of thin films (≤ 100 nm) using innovative materials with high relative permittivity (ε_r > 200 à 1 GHz) and «low cost» technologies compatible with large scale integration.On one hand, the proposed approach in this thesis benefits from the possibility of synthetizing – by the supercritical fluid technology – and using Ba0.6Sr0.4TiO3 (BST) nanoparticles (Ø = 16 ± 2 nm, ε_r = 260 at1 kHz) as dielectric material and on the other hand, from the use of spray coating as technique for the deposition of these materials as thin films. First of all, the BST nanoparticles synthesized are functionalized with specific ligands (3-aminopropylphosphonic acid, APA), in order to obtain colloidal suspensions composed by aggregates with size (Ø < 100 nm) showing few fluctuations during two months. The other function of ligands is to improve the adhesion of the deposited films (self-assembling) on the copper (Cu) substrate. Different solvent are studied for the preparation of the solutions : N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP), water, methanol and ethanol. The variation of different parameters related to the solution and the deposition technique helped us to define the optimal conditions leading to different thickness of film (200 – 1000 nm) based on pristine (BST) and functionalized nanoparticles (BST-APA). Using ethanol instead of NMP as solvent, enabled us to prevent de formation of a copper oxide layer and organic residues. After deposition of aluminum pads (Al) on BST or BST-APA films and used as top electrode, the capacitance-voltage (C-V) and current-voltage (I-V) characteristics of capacitors with metal-insulator-metal (MIM) structure enabled us to achieve high capacitance density (~ 0.7 μF.cm-2) and low leakage current (~ 25 μA.cm-2) at 1 V.Keywords: MIM capacitors, thin films, supercritical fluids, Ba0.6Sr0.4TiO3, spray coating, nanofabrication in cleanroom

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Delmotte, Franck. "Dépôts de films minces SiNx assistés par plasma de haute densité. Etudes corrélées de la phase gazeuse, de l'interface SiNx/InP et de la passivation du transistor bipolaire à hétérojonction InP." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00430327.

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Abstract:

L'objet de cette étude est le dépôt de films minces SiNx à basse température assisté par plasma de haute densité de type DECR (Distributed Electron Cyclotron Resonance) et leur application à la passivation des dispositifs optoélectroniques à base d'InP, tel que le transistor bipolaire à hétérojonction. Dans un premier temps, nous comparons les différentes sources de plasma de haute densité qui sont utilisées pour le dépôt de nitrure de silicium et nous présentons un bilan des diverses méthodes de désoxydation des matériaux semiconducteurs utilisés dans les dispositifs optoélectroniques à base d'InP. Nous avons ensuite choisi de détailler la mise en oeuvre de l'analyse par sondes électrostatiques simple et double, qui constitue l'apport essentiel de ce travail dans l'étude du plasma DECR. Cette méthode nous a permis de mesurer des paramètres cruciaux pour le dépôt, tels que l'énergie des ions lorsqu'ils arrivent sur le substrat ou encore la densité de courant ionique. Ainsi, nous avons pu corréler ces paramètres avec les propriétés des films minces déposés (contrainte, densité, ...). Nous avons également étudié les mécanismes de conduction dans le nitrure de silicium pour différentes épaisseurs de film. La conduction par effet tunnel (mécanisme de Fowler-Nordheim) devient négligeable pour les films d'épaisseur supérieure à 20 nm. Pour ces derniers, la conduction est assistée par les pièges à électrons présents dans le nitrure (mécanisme de Frenkel-Poole). A travers l'étude électrique des structures Al/SiNx/InP, nous avons constaté que le traitement in-situ du substrat d'InP par plasma DECR N2 et/ou NH3 ne permet pas d'optimiser l'interface SiNx/InP. Par contre, nous avons montré que l'utilisation d'un plasma de dépôt riche en hydrogène permettait de réduire l'oxyde présent à la surface de l'InP. L'ensemble de cette étude a permis de définir un procédé de passivation du transistor bipolaire à hétérojonction InP/InGaAs qui a été testé avec succès.

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Brugère, Antoine. "Cinétique de formation et stabilité des domaines ferroélectriques créés par un Microscope à Force Atomique : étude de films minces monocristallins de LiTaO3 en vue d'applications mémoires." Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00576556.

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Abstract:

Les matériaux ferroélectriques sont caractérisés par l'existence d'une polarisation électrique spontanée, dont l'orientation peut être inversée par l'application d'un champ électrique adéquat. Permettant de coder l'information sous la forme d'un domaine ferroélectrique, i.e. une région du matériau avec une certaine orientation de la polarisation, les ferroélectriques ouvrent la voie au stockage de masse de très haute densité (>10 Tbit/in ²). Dans ce contexte, nous avons employé la Piezoresponse Force Microscopy (PFM), un mode particulier de Microscope à Force Atomique (AFM), permettant la manipulation et la détection des domaines ferroélectriques à l'échelle du nanomètre. Avec pour objectif d'étudier les mécanismes de formation des domaines par l'intermédiaire d'une pointe AFM, nos travaux ont mis en valeur la cinétique de croissance des domaines dans des films minces monocristallins de LiTaO3, avec une approche complémentaire de celle thermodynamique, dépendante du champ électrique et soulignant le rôle de l'humidité dans une possible conduction de surface. En parallèle, les films de LiTaO3 ont permis d'appréhender davantage la nature électro-mécanique de la réponse PFM, pour notamment relier l'amplitude du signal mesuré à la géométrie du domaine sous pointe. PFM et domaines ferroélectriques se sont en effet révélés tour à tour, objet d'étude et outil de caractérisation.

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Delmotte, Franck. "Depots de films minces sin#x assistes par plasma de haute densite. Etudes correlees de la phase gazeuse, de l'interface sin#x/inp et de la passivation du transistor bipolaire a heterojonction inp." Paris 11, 1998. http://www.theses.fr/1998PA112171.

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Abstract:

L'objet de cette etude est le depot de films minces sin#x a basse temperature assiste par plasma de haute densite de type decr (distributed electron cyclotron resonance) et leur application a la passivation des dispositifs optoelectroniques a base d'inp, tel que le transistor bipolaire a heterojonction. Dans un premier temps, nous comparons les differentes sources de plasma de haute densite qui sont utilisees pour le depot de nitrure de silicium et nous presentons un bilan des diverses methodes de desoxydation des materiaux semiconducteurs utilises dans les dispositifs optoelectroniques a base d'inp. Nous avons ensuite choisi de detailler la mise en oeuvre de l'analyse par sondes electrostatiques simple et double, qui constitue l'apport essentiel de ce travail dans l'etude du plasma decr. Cette methode nous a permis de mesurer des parametres cruciaux pour le depot, tels que l'energie des ions lorsqu'ils arrivent sur le substrat ou encore la densite de courant ionique. Ainsi, nous avons pu correler ces parametres avec les proprietes des films minces deposes (contrainte, densite, ). Nous avons egalement etudie les mecanismes de conduction dans le nitrure de silicium pour differentes epaisseurs de film. La conduction par effet tunnel (mecanisme de fowler-nordheim) devient negligeable pour les films d'epaisseur superieure a 20 nm. Pour ces derniers, la conduction est assistee par les pieges a electrons presents dans le nitrure (mecanisme de frenkel-poole). A travers l'etude electrique des structures al/sin#x/inp, nous avons constate que le traitement in-situ du substrat d'inp par plasma decr n#2 et/ou nh#3 ne permet pas d'optimiser l'interface sin#x/inp. Par contre, nous avons montre que l'utilisation d'un plasma de depot riche en hydrogene permettait de reduire l'oxyde present a la surface de l'inp. L'ensemble de cette etude a permis de definir un procede de passivation du transistor bipolaire a heterojonction inp/ingaas qui a ete teste avec succes.

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Closa, Fabien. "Instabilités dans les films minces de polymères : Densité de contre-ions autour d'un globule poreux chargé." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00726343.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés dans la première partie aux instabilités dans les films minces de polymères. Sous champ électrique perpendiculaire à la surface, cette dernière devient instable lorsque la température du film mince est supérieure à sa température de transition vitreuse. Nous y étudions plus particulièrement l'influence des contraintes résiduelles à la fois sur le taux de croissance de cette instabilité et sur les longueurs d'ondes sélectionnées. Dans un premier temps, nous décrivons brièvement ce qui nous a poussé à considérer que le processus de fabrication pouvait entraîner des contraintes résiduelles. Nous détaillons aussi tous les éléments de notre modèle avec les hypothèses que cela engendre. Ensuite, plusieurs modèles rhéologiques sont considérés : modèle du solide élastique Néo-Hookéenne, modèle du solide viscoélasticité du type Voigt-Kelvin et modèle du liquide viscoélasticité de type Maxwell. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à la répartition de contre-ions autour d'un polyélectrolyte hydrophobe en mauvais solvant. Dans un tel solvant, ces polyélectrolytes prennent la configuration d'un collier de perles. Nous étudions le profil de densité des contre-ions autour d'une de ces perles. L'approximation des charges quasi- localisées nous permet d'obtenir des lois d'échelle entre le paramètre de couplage plasma et la charge effective du globule ou encore la longueur caractéristique de décroissance de la densité. Ces lois d'échelle sont validées via des simulations. Une approche semi-analytique (Density Functionnal Theory) permet de retrouver les profils de densité des contre-ions.

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Mimouni, Salim. "Enregistrement de disques optiques haute densité en champ proche." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00493016.

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Abstract:

Nos besoins en stockage de données sont explosifs ; générés par des contenus multimédia dont la taille croît coontinuellement, ce qui conduit à une course effrénée à la performance des disques optiques. Cependant, des limites physiques sont rapidement atteintes. Parmi celles-ci, le phénomène de diffraction des ondes lumineuses a limité la capacité du Compact Disc (CD), du DVD et dictera encore celle du « Blu-ray ». Cette thèse se propose de franchir cette barrière à travers une étude approfondie d'une tête optique en champ proche. En effet le système actuel de lecture des disques utilisant l'immersion solide est passif vis-à-vis de la nature du champ proche. Il sera optimisé pour donner une capacité de stockage 40% plus élevée. Mais la demande du marché des disques optiques exige d'aller plus loin encore. La théorie de l'indice négatif, très controversée, se révèlera cependant pertinente, et inspirera toute la suite du travail. Le matériau à indice négatif est la solution utopique au passage sous la limite de résolution, et ses propriétés vont inspirer une lentille photonique à super-résolution. Dans cette lentille conçue pour le champ proche, les plasmons de surface qui sont excités aux interfaces entre l'argent et le verre seront convertis en ondes propagatives grâce à une structuration de motif plus petit que la longueur d'onde. Ces ondes transportent l'information au détecteur à travers la tête optique. Le fonctionnement du composant sera démontré dans un montage expérimental où il permettra de recouvrer un signal à la longueur d'onde de 488nm, mais porteur d'information d'objets de 60nm de taille.

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Mimouni, Salim. "Enregistrement de disques optiques haute densité en champ proche." Phd thesis, Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10235.

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Abstract:

Nos besoins en stockage de données sont explosifs ; générés par des contenus multimédia dont la taille croît coontinuellement, ce qui conduit à une course effrénée à la performance des disques optiques. Cependant, des limites physiques sont rapidement atteintes. Parmi celles-ci, le phénomène de diffraction des ondes lumineuses a limité la capacité du Compact Disc (CD), du DVD et dictera encore celle du « Blu-ray ». Cette thèse se propose de franchir cette barrière à travers une étude approfondie d'une tête optique en champ proche. En effet le système actuel de lecture des disques utilisant l'immersion solide est passif vis-à-vis de la nature du champ proche. Il sera optimisé pour donner une capacité de stockage 40% plus élevée. Mais la demande du marché des disques optiques exige d'aller plus loin encore. La théorie de l'indice négatif, très controversée, se révèlera cependant pertinente, et inspirera toute la suite du travail. Le matériau à indice négatif est la solution utopique au passage sous la limite de résolution, et ses propriétés vont inspirer une lentille photonique à super-résolution. Dans cette lentille conçue pour le champ proche, les plasmons de surface qui sont excités aux interfaces entre l'argent et le verre seront convertis en ondes propagatives grâce à une structuration de motif plus petit que la longueur d'onde. Ces ondes transportent l'information au détecteur à travers la tête optique. Le fonctionnement du composant sera démontré dans un montage expérimental où il permettra de recouvrer un signal à la longueur d'onde de 488nm, mais porteur d'information d'objets de 60nm de taille
Our needs for data storage are explosives. Generated by multimedia content of increasing size, they lead to a frantic enhancement of optical discs performances. However, the physical limits are quickly reached. Among them, the diffraction of light waves has restricted the recording capacity of the CD, the DVD and still limits the "Blu-ray” (BD) disc capacity. This thesis proposes to overcome this barrier by a thorough study of near-field optical pickup. The current near-field optical head using solid immersion lens, completely passive towards evanescent waves, will be optimized to provide a storage capacity 40% higher. But market demand for optical disk requires going further. The theory of the negative index materials, highly controversial, is sufficiently relevant to guide the rest of the work. A negative index material is a utopian solution to break the resolution limit, and its properties will inspire a photonic super-lens. In this lens designed for the near-field, surface plasmons which are excited at the interfaces between silver and glass, are converted into propagative waves through a sub-wavelength diffractive structure. These waves carry information to the detector through the whole optical head. The transmission of this component is demonstrated in an experimental setup in which we recover a signal carried by a 488nm-wavelength laser beam, but relative to 60nm sized object

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Bousquet, Isabelle. "PACVD haute densité d'organo siliciés pour la réalisation de couches minces siCN : h antireflet et de passivation de Cellules PVSilicium cristallin." Perpignan, 2014. http://www.theses.fr/2014PERP1247.

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Mehri, Fariba. "Étude d'une méthode de mesure de la conductivité complexe en microondes de films minces supraconducteurs à haute température critique." Lille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LIL10118.

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Abstract:

Nous avons mis au point une methode de caracterisation non destructive de films minces supraconducteurs a haute temperature critique (shtc) entre 18 et 26. 5 ghz et pour des temperatures comprises entre 300 et 30k. L'echantillon est insere entre les brides de deux guides rectangulaires metalliques et nous mesurons avec un analyseur de reseaux le module et la phase de l'onde transmise a travers l'echantillon. A partir de ces deux grandeurs nous pouvons calculer la valeur de la conductivite complexe et deduire l'impedance de surface et la profondeur de penetration. Comme il faut mesurer le module et la phase d'un coefficient de transmission pouvant etre plus faible que -60 db, il est primordial d'effectuer avant la caracterisation, un calibrage precis en fonction de la temperature. Nous avons evalue la precision des mesures et discute des limites de la methode proposee. Les informations que l'on a pu obtenir sont interessantes a differents niveaux: amelioration de la qualite des films, comprehension du mecanisme de la supraconductivite, c. A. O. Des composants et des circuits microondes.

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Pichon, Joseph. "Enregistrement optique haute densité : étude physique et physico-chimique du phénomène de Super-Résolution." Phd thesis, Grenoble INPG, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00363302.

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Abstract:

Ce travail de thèse s'inscrit dans la thématique du stockage de données sur disques optiques haute densité. Il porte plus précisément sur une technologie visant à accroître la capacité des disques optiques, fondée sur l'emploi de techniques dites de Super-Résolution. Ces disques, qui comprennent des informations théoriquement trop petites pour être détectables, peuvent néanmoins être lus si leurs propriétés optiques varient localement sous l'influence du faisceau laser de lecture. Nous avons mis en évidence ce phénomène dans cette thèse, en insérant unempilements actif de couchesminces au coeur des disques. En particulier, nous avons montré que l'introduction d'une couche mince du matériau semiconducteur InSb permet de doubler la densité des disques optiques au format Blu-Ray, portant ainsi leur capacité à 46 Go. Nous avons également montré, par le biais de caractérisations optiques statiques, que la réflectivité de ce matériau augmente de manière réversible et reproductible sous excitation laser intense. Nous avons évalué l'importance de la thermique dans les mécanismes physiques et physico-chimiques associés à ces variations de propriétés optiques et avons réalisé une modélisation thermo-optique de l'évolution transitoire de la réflectivité des empilements actifs, fondée sur la variation des propriétés optiques de InSb avec la température.

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Pichon, Joseph. "Enregistrement optique haute densité : étude physique et physico-chimique du phénomène de Super-Résolution." Phd thesis, Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0139.

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Abstract:

Ce travail de thèse s'inscrit dans la thématique du stockage de données sur disques optiques haute densité. Il porte plus précisément sur une technologie visant à accroître la capacité des disques optiques, fondée sur l'emploi de techniques dites de Super-Résolution. Ces disques, qui comprennent des informations théoriquement trop petites pour être détectables, peuvent néanmoins être lus si leurs propriétés optiques varient localement sous l'influence du faisceau laser de lecture. Nous avons mis en évidence ce phénomène dans cette thèse, en insérant unempilements actif de couchesminces au coeur des disques. En particulier, nous avons montré que l'introduction d'une couche mince du matériau semiconducteur InSb permet de doubler la densité des disques optiques au format Blu-Ray, portant ainsi leur capacité à 46 Go. Nous avons également montré, par le biais de caractérisations optiques statiques, que la réflectivité de ce matériau augmente de manière réversible et reproductible sous excitation laser intense. Nous avons évalué l'importance de la thermique dans les mécanismes physiques et physico-chimiques associés à ces variations de propriétés optiques et avons réalisé une modélisation thermo-optique de l'évolution transitoire de la réflectivité des empilements actifs, fondée sur la variation des propriétés optiques de InSb avec la température
This work has been realized in the field of high density optical data storage. More precisely, this thesis deals with a technology that makes possible a substantial increase in the capacity of optical disks, owing to Super-Resolution techniques. These disks, comprised of marks theoretically too small to be detected, can nevertheless be read out if the optical properties of the disk vary locally under the influence of a high-power laser beam. In this thesis, we have demonstrated this phenomenon by inserting an active thin-films stack into the disks. In particular, we have shown that use of a thin InSb film creates an increase in the areal data density of Blu-Ray disks by a factor of two, consequently enlarging the disks' capacity to 46 GB. We have also shown, by way of optical static characterization of the active stacks, that the reflectance of InSb increases in a reversible and reproductible way under high-fluence laser excitation. Additionally,we have evaluated the importance of thermal effects in the physical mechanisms associatedwith the nonlinear phenomenon. Lastly, we have built a thermooptical simulation of the transient evolution of the thin films stack reflectance, based on the evolution of InSb optical properties with temperature

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Langlois, Pierre. "Realisation et caracterisation de capteurs optiques a partir de films minces supraconducteurs a haute temperature critique." Caen, 1993. http://www.theses.fr/1993CAEN2032.

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Abstract:

La gravure de microponts dans des films minces d'ybacuo supraconducteur a haute temperature critique permet de realiser simplement des capteurs optiques. L'effet bolometrique domine les autres effets produits par la lumiere au sein du supraconducteur. La comparaison des mesures de sensibilite et de bande passante de tels detecteurs avec les resultats d'un modele theorique complet des ecoulements thermiques dans les films minces n'a revele aucun ecart significatif, etablissant ainsi sur une large gamme de temperatures, de 10 a 90 k, la nature bolometrique des effets observes. La grandeur de sortie d'un bolometre supraconducteur thermalise en dessous de sa temperature critique est la variation de son courant critique. Le bruit propre de ces capteurs depend du courant de polarisation et son origine physique n'a pas encore ete determinee. Les caracteristiques du meilleur des detecteurs etudies sont, dans une bande passante de 8 mhz: une puissance equivalente de bruit de 120 pw/hz#1#/#2; une detectivite specifique de 1. 8 10#6 cmhz#1#/#2/w. La densite spectrale des fluctuations de temperature equivalentes au bruit est de 60 nk/hz#1#/#2, ce qui est tres prometteur pour la realisation de capteurs competitifs aux longueurs d'onde superieures a 15 microns

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Zheng, Zhuanghao. "Couches minces et dispositifs à haute performance à base de skuttérudite CoSb₃." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S047/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur la préparation de couches minces et sur des dispositifs flexibles à base de CoSb₃ performant et à faible coût par pulvérisation cathodique pour des applications thermoélectriques. Dans un premier temps, La pulvérisation cathodique et la co-pulvérisation ainsi que le procédé de traitement thermique ont été étudiés et optimisés pour améliorer la microstructure et surtout les propriétés thermoélectriques de couches minces. Ces deux techniques de dépôt ont donné un facteur de puissance respectivement de 1,47 × 10-4 Wm-1K-2 et de 0,98 × 10-4 Wm-1K-2. Deuxièmement, Ag et Ti ont été utilisés pour doper les couches minces de CoSb3 via un dépôt par pulvérisation magnétron. La microstructure, la morphologie, la composition et les propriétés thermoélectriques des couches minces de CoSb3 dopés ou co-dopeés sont fortement dépendantes de la teneur de dopage. Une amélioration simultanée du coefficient de Seebeck et de la conductivité électrique grâce au dopage par Ag, a été obtenue, indiquant que Ag est un dopant efficace avec un facteur de puissance maximal de 2,97 × 10-4 Wm-1K-2, plusieurs fois celui de l'échantillon non dopé. Des résultats similaires peuvent être obtenus pour des couches minces dopées au Ti, avec une amélioration simultanée du coefficient de Seebeck et de la conductivité électrique. En particulier, la conductivité thermique de la couche mince a été considérablement réduite en contrôlant soigneusement la nanostructure et la teneur en dopage Ti par optimisation du procédé de dépôt, ce qui a entraîné une augmentation de la figure de mérite ZT de 0,15 à 0,90. Troisièmement, des études détaillées sur des couches minces de CoSb₃ co-dopées Ag/(Sn, Ti ou In) ont été réalisées. L'influence de la nature et de la concentration du co-dopant sur les propriétés des couches minces de CoSb₃ a été étudiée. Le coefficient de Seebeck et la conductivité électrique de toutes les couches minces co-dopées sont simultanément augmentés par rapport à la couche mince non dopée. Le facteur de puissance a été ainsi nettement augmentée et une valeur d'environ 0,32 mWm-1K-2 a été obtenue pour des couches minces co-dopées Ag/Sn. Le facteur de puissance maximal pour des couches co-dopées Ag/Ti et Ag/In est également proche d cette valeur. De plus, une faible conductivité thermique a aussi été obtenue pour ces couches co-dopées, en particulier avec le co-dopage Ag/In, conduisant à une valeur ZT beaucoup plus élevée que les autres couches minces. Enfin, un dispositif à base de nano-couches de CoSb₃ a été fabriqué et une structure des électrodes en multicouche a été mise au point afin d'améliorer la stabilité thermique du dispositif à l'air. Une tension de sortie supérieure à 90 mV et une densité de puissance élevée de 0,46 mWcm-2 peuvent être obtenues à partir du dispositif fabriqué. De plus, ce dispositif a également été testé en tant que capteur thermique et il présente une réponse rapide, avec un temps de réaction de quelques centaines de millisecondes avec une grande stabilité. Il a été également démontré la possibilité d'obtenir une tension de sortie relativement élevée d'environ 7 V avec une intensité de courant d'environ 0,35 mA grâce à ces dispositifs thermoélectriques à couches minces. Ces résultats permettent d'envisager des applications réelles, notamment pour alimenter des équipements électroniques/électriques portatifs
This work was focused on the preparation of low-cost and high performance CoSb₃ thin films by magnetron sputtering deposition, and on the preparation of efficient flexible thin film devices based on CoSb₃ thin films for thermoelectric application. Firstly, two methods, co-sputtering and single target sputtering, for preparing CoSb₃ thin films by using magnetron sputtering deposition were studied and the heat-treatment process was optimized for the improvement of the micro-structure and thermoelectric properties of the films. Thin films prepared by co-sputtering method or using a single alloy target deposition method have a maximum power factor value of 1.47 × 10-4 Wm-1K-2 and 0.98 × 10-4 Wm-1K-2 respectively. Secondly, Ag and Ti were used for doping the CoSb₃ thin films via magnetron sputtering deposition. The microstructure, morphology, composition, and thermoelectric properties of the single doped CoSb₃ films are found to strongly dependent on the doping content. The results demonstrate a simultaneous improvement of the Seebeck coefficient and the electrical conductivity through Ag doping, indicating that Ag is an efficient dopant for CoSb₃ thin film. Maximal power factor value of 2.97×10-4 Wm-1K-2 has been obtained after Ag doping, which is several times of the value for the un-doped sample. Similar results have been obtained from the single Ti doped CoSb₃ thin films. Interestingly, the thermal conductivity of the film has also been dramatically reduced by carefully controlling the nano-structure and Ti doping content, resulting in an enhanced ZT value from 0.15 to 0.90. Thirdly, detailed studies on magnetron sputtering deposition Ag/(Sn, Ti or In) co-doped CoSb3 thin films have been performed. The influence of the co-doped element type and content on the properties of CoSb₃ thin films has been demonstrated. The Seebeck coefficient and the electrical conductivity of all the co-doped thin films have been simultaneously increased comparing to the un-doped thin film, leading to distinctly enhanced power factor. A maximum power factor value of about 0.32 mWm-1K-2 can be obtained from Ag/Sn co-doped thin film, and similar results have been obtained also from Ag/Ti and Ag/In co-doped films. Additionally, lower thermal conductivity has been obtained from the co-doped thin films, especially with the Ag/In co-doping, leading to much higher room temperature ZT value for the co-doped films, compared to the un-doped or Ag-doped thin films. Lastly, CoSb₃ based nano thin film device has been fabricated and a multilayer structure of the electrodes was used in order to improve the thermal stability of the device in air. A relatively high output voltage of above 90 mV and a high power density of 0.46 mWcm-2 can be obtained with this device. Moreover, this device has also been tested as thermal sensor and it exhibits a fast responsivity, with a reaction time of a few hundreds of millisecond, as well as a high stability. It has also been demonstrated the possibility of obtaining relatively high output voltage of about 7 V at a current intensity of about 0.35 mA by connecting several thin film thermoelectric devices. These results are highly encouraging for achieving practical applications such as power supply for portable electronic devices and sensor

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Botha, Roelene. "Dépôt de couches minces par plasma haute densité à basse pression : influence de l'injection de silane sur la cinétique du dépôt et les propriétés de la silice." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2008. http://www.theses.fr/2008EPXX0019.

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Abstract:

Il s’agit de dépôt de silice utilisant le silane et l’oxygène dans un système plasma haute densité. L’influence des paramètres du procédé et du système d’injection du silane sur les propriétés des matériaux sont étudiés par ellipsométrie spectroscopique, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, spectroscopie de transmission et microscopie à force atomique. On étudie la phase gazeuse par spectroscopie d’émission optique et spectrométrie de masse quadripolaire avec pompage différentiel. La création de l’eau dans le système et son incorporation dans les couches pendant le dépôt sont étudiées utilisant l’injection du silane par jet capillaire. L’absorption du Si-OH dans les couches est mesurée en différentes positions sur le substrat. Les simulations de flux de gaz par la technique simulation directe Monte-Carlo sont utilisées pour étudier le flux des espèces sur le porte substrat. On a trouvé que le flux de l’eau est uniforme tandis que le flux de silane varie sur le porte substrat, ce qui explique la faible quantité de silanol dans la couche dans les régions déposées à grande vitesse. Une comparaison entre les résultats expérimentaux et les simulations montre que les systèmes plasma haute densité peuvent seulement être considérés comme bien mélangés quand il n’y a pas une élimination rapide des espèces en phase gazeuse.

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Valerianova, Michaela. "Elaboration et propriétés de films minces à base de mercure supraconducteurs de très haute température critique et leurs applications possibles à la cryoélectronic." Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10140.

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Abstract:

Les supraconducteurs à base de mercure sont les matériaux ayant les températures critiques les plus élevées de tous les supraconducteurs connus. Mais leurs applications dans des dispositifs d’utilisation pratique est limitée en raison de leurs difficultés d’élaboration. L’optimisation des méthodes de préparation ouvrira d’importantes possibilités pour les applications cryoeléctroniques. Dans le cadre de ma thèse j’ai essayé d’optimiser les paramètres de synthèse de couches minces à la base de cuprates de mercure (Hg-1212 ou Hg-1223). Le développement d’une méthode de mercuration sans contact a confirmé que la formation de couches se faisait par phase vapeur. Ceci permettra d’envisager une fabrication d’échantillons de plus grandes dimensions (quelque cm) que celle de ceux que nous fabriquons actuellement. L’utilisation du procédé lift-off de gravure des couches précurseur a permis d’éviter la contamination des couches de cuprates de mercure et donc la dégradation de leurs propriétés supraconductrices. On a ainsi pu réaliser des motifs supraconducteurs au micron intéressants. La mercuration sans contact a aussi permis une limitation de la pollution par les grains de la source de mercure. C’est une amélioration importante pour éviter la création de courts-circuits entre des lignes co-planaires utilisées pour tester la photo-réponse de ce type de supraconducteur. On a trouvé que l’épaisseur de la couche tampon avait une influence sur la formation de la phase supraconductrice. L’épaisseur de la couche de CeO2 modifie les contraintes et l’arrangement des défauts dans cette couche, or ces défauts jouent un rôle critique dans la diffusion de Ca-Cu-O nécessaire à la formation de Hg-1223. L’amélioration de la formation de Hg-1223 diminue le volume des impuretés en surface ce qui permettra d’envisager la fabrication de structures planaires sandwich pour des jonctions de Josephson. Les structures co-planaires de la phase Hg-1212, sont compatibles pour leur utilisation dans des détecteurs ultra rapides. Ces structures comportent des micro-ponts et peuvent servir pour les études de la supraconductivité à l’échelle micronique ainsi qu’à la fabrication de jonctions Josephson à cette échelle. Dans un autre domaine, on a pu réaliser une structure modèle destinée à l’étude de limiteurs de courants supraconducteurs utilisant ce matériau. L’utilisation de saphir comme substrat permettra d’accéder aux domaines micro-ondes. Toutes ces structures étaient supraconductrices avec des températures critiques élevées (jusqu’au 110 K pour les lignes co-planaires et les microponts, et jusqu’au 120 K pour les structures modèles pour le limiteur de courant). Cette haute température critique assure la stabilité des propriétés supraconductrices à la température de l’azote liquide (77 K) à laquelle seront testés ces dispositifs
The Hg-based superconductors are materials with the highest critical temperatures from all known superconductors. Their application as the devices for the everyday use is, however, limited due to the difficulties in their fabrication. The optimization of the preparation methods will open large possibilities for the cryoelectronic applications. Within the frame of my dissertation thesis we tried to optimize the parameters of the synthesis of the thin Hg-based films. The development of the non-contact method for the mercuration of the thin films confirmed the film formation via Hg vapour phase which will enable the development of the devices for the mercuration of the larger samples (few cm). The lift-off method used for the patterning of the precursor films prevents the water contamination of the films and thus their degradation. The non-contact mercuration also enabled the fabrication of the Hg-based superconducting structures with the minimal risk of the short-circuits between the single parts of the structure. The formation of the Hg-1223 decreased the amount of the impurities on the top of the films which will enable the fabrication of the sandwich planar Josephson junctions, too. The prepared coplanar structures are suitable for the use in the ultra-fast detectors. The structures containing microbridges can serve for the study of the superconductivity in the micro- and submicro- scale and for the fabrication of the Josephson junctions of such dimensions. The model structure of the superconducting fault-current limiter was the first step for the fabrication of the real limiter structure and will be used for the study of the superconducting properties on this type of the structure. The use of the sapphire substrate allows the application of the Hg-based superconducting structures also for the microwave devices. All the structures had high values of the critical temperatures (up to 110 K for the coplanar strips and microbridges, up to 120 K for the limiter model structures) which provide the stability of the superconducting properties and parameters (coherent length, energy gap, etc. ) at the working temperature of the superconductor (77 K)

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Gachon, Dorian. "Nouveaux résonateurs haute-fréquence à Ondes de Volume dans les films minces piézoélectriques pour les Applications sources Embarquées." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00578568.

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Abstract:

Ce mémoire présente la mise en oeuvre d'oscillateurs haute stabilité et pureté spectrale pour les applications en bande X qui imposent de disposer de résonateurs à fort coefficients de qualité compatibles avec les électroniques d'asservissement développées par les partenaires du projet NOVAE. Notre approche consiste à privilégier la réalisation de résonateurs à modes harmoniques aussi appelés HBAR (High-overtone Bulk Acoustic Resonator) alliant l'intérêt des couches minces piézoélectriques pour l'excitation de résonances hautes fréquences et la propagation d'ondes acoustiques dans les milieux de haute qualité cristalline. Des résonateurs HBAR à base de LiNbO3/LiNbO3 mais aussi LiNbO3/Saphir ont été ainsi mis en boucle d'oscillation sur la base d'un montage de Colpitts, et leur bruit de phase mesuré puis comparé à celui d'oscillateurs stabilisé par résonateurs à ondes de surface commercialement disponible. On montre ainsi que les très forts coefficients de qualité mesurés pour la solution niobate-sur-niobate permettent d'atteindre des niveaux de bruit comparable à voire meilleur que ceux obtenus avec les résonateurs à ondes de surface. Le manuscrit montre l'intérêt des résonateurs à ondes de volume harmoniques (HBAR) en termes de facilité de mise en oeuvre et de qualilté des résonances obtenues pour des modes d'ordre élevé. Nous avons ainsi pu montrer qu'il était raisonnablement simple d'atteindre la bande des 1,5 GHz avec des coefficients de qualité élevés (supérieur à 10000) pour des couplages ne dépassant toutefois pas quelques pour mille.

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Jacquemin, Manoël. "Structure et propriétés supraconductrices de films de nitrure de niobium épitaxiés par CVD à haute température." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI054/document.

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Abstract:

Les études concernent le développement de dispositifs supraconducteurs de détection de photon unique. Le nitrure niobium (NbN) est un matériau adapté à l’élaboration de fils supraconducteurs de la cible du détecteur. Ces travaux ouvrent des perspectives sur l’élaboration de films de nitrure de niobium épitaxié sur saphir par la méthode de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). L’élaboration des films minces (5-100 nm) est effectuée à haute température (1000°C à 1300°C) à partir de chlorure de niobium et d'ammoniaque dilués dans l'hydrogène (H2-NH3-NbCl5). Les substrats sont du saphir monocristallin (Al2O3) orienté (0002), du nitrure d'aluminium (AlN) orienté (0002) et de 'oxyde de magnésium (MgO) orienté (100).L'étude des relations d’épitaxie au cours de la croissance du nitrure de niobium sur le substrat de saphir a tout d'abord été effectuée. L’observation des microstructures et des orientations cristallines des différents films élaborés a permis de mettre en évidence les relations existant entre l'état de surface du substrat et le mode de croissance du NbN. Les perspectives d'utilisation de substrats monocristallins de type MgO et AlN sont présentées en conclusion.L’étude du procédé de croissance et les relations existant entre les conditions d'élaboration et la "qualité" des films minces a permis de dégager les fenêtres expérimentales conduisant à une croissance épitaxiale. L’énergie d’activation des réactions de croissance et les conditions de sursaturation propices à la croissance épitaxiale ont été calculées.L'étude des relations entre les propriétés structurales et les caractéristiques supraconductrices des films a permis de relier la température de transition supraconductrice à la densité de défauts atomiques, aux défauts microstructuraux, à l’épaisseur des films élaborés et à leur état de contrainte. Il existe une relation linéaire entre l’espace interréticulaire des plans parallèles au substrat et la température de transition supraconductrice.Enfin, l'étude de la durabilité des films ultraminces (5 – 8 nm) de nitrure de niobium a été menée. Dans cette étude les propriétés électriques et supraconductrices de films élaborés à 1000°C et 1200°C sur des substrats de saphir et de couches épitaxiales d'AlN ont été analysées sur une durée de six mois. Les propriétés des films évoluent surtout au cours du premier mois. Le dépôt effectué à haute température permet de limiter la dégradation rapide des films et de conserver leurs propriétés supraconductrices
The studies concern the development of superconducting devices for single photon detection. Niobium nitride (NbN) is a material suitable for the production of superconducting wires for the detector target. This work is opening up perspectives on the development of epitaxial niobium nitride films on sapphire by the chemical vapor deposition (CVD) method. The production of thin films (5-100 nm) is carried out at high temperature (1000°C to 1300°C) from niobium chloride and ammonia diluted in hydrogen (H2-NH3-NbCl5). The substrate is oriented single crystalline sapphire (Al2O3) (0002), aluminum nitride (AlN) (0002) or magnesium oxide (MgO) (100).The study of epitaxial relationships during the growth of niobium nitride on the sapphire substrate was first performed. Observation of the microstructures and crystalline orientations of the various films processed made it possible to highlight the relationships between the surface state of the substrate and the growth mode of NbN. The potential for using single crystal substrates such as MgO and AlN is discussed in the conclusion.The study of the growth process and the relationships between the working conditions and the "quality" of thin films made it possible to identify the experimental windows leading to epitaxial growth. The activation energy of the growth reactions and the supersaturation conditions favorable to epitaxial growth were calculated.The study of the interactions between the structural properties and superconducting properties of films has allowed the superconducting transition temperature to be linked to the density of atomic defects, microstructural defects, the thickness of the films and their stress state. There is a linear relationship between the interplanar space of planes parallel to the substrate and the superconducting transition temperature.Finally, the durability of ultra-thin films (5 - 8 nm) of niobium nitride was studied. The electrical and superconducting properties of films processed at 1000°C and 1200°C on sapphire substrates and epitaxial layers of AlN were analyzed over a period of six months. The properties of films change most notably during the first month. High temperature deposition limits the rapid degradation of the films and preserves their superconducting properties

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Chen, Xue Song. "Oxydation anodique du zirconium : caractérisation des couches formées et influence sur l'oxydation à haute température." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD865.

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Abstract:

Les applications du zirconium dans les industries nucléaires et chimiques nécessitent une amélioration de sa résistance contre la corrosion. Le but de cette recherche est d'étudier les influences d'une couche anodique formée sur du zirconium sur son comportement à l'oxydation à haute température. Les films anodiques ont été élaborés dans trois milieux différents : H2SO4 H3PO4 et NaOH. Les rôles de divers paramètres (courant, concentration et température) sur la formation des couches ont été étudiés. Les courbes de variation du potentiel en fonction du temps V égal f(t) (à intensité constante) sont généralement linéaires. La formation des couches anodiques devient plus rapide quand le courant est plus important. Selon l'analyse par diffraction des rayons-X, l'oxyde anodique sur le zirconium se compose de zircone monoclinique et de zircone quadratique ; leurs pourcentages semblent varier avec les conditions d'anodisation. Dans les milieux H2SO4 et NaOH, la croissance des films anodiques a été interrompue par la claquage électrique qui dépend essentiellement de la concentration de l'électrolyte. Les impuretés induisent de petits pores dans la couche anodique et diminuent ainsi localement son effet protecteur contre l'oxydation à haute température. Les essais d'oxydation thermique ont été effectués à 550 degrés C dans l'air pour les échantillons anodisés dans les solutions acides. Les couches anodiques formées dans la solution H2SO4 ont un effet de protection meilleur que celles formées dans la solution H3PO4. Ceci peut être expliqué par l'influence des conditions d'anodisation sur l'épaisseur des films anodiques et la structure de l'oxyde anodique. Cependant, l'effet des films anodiques sur l'oxydation à haute température semble ne durer que pendant la période pré-transition.

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Dégardin, Annick. "Films minces supraconducteurs a haute temperature critique : elaboration et caracterisation pour le developpement de structures passives en micro-ondes." Paris 6, 1996. http://www.theses.fr/1996PA066111.

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Abstract:

Dans ce memoire, nous etudions l'elaboration de films minces d'oxydes supraconducteurs par pulverisation cathodique radiofrequence magnetron in situ sur substrats de zircone polycristalline dopee a l'oxyde d'yttrium. Afin de cerner au mieux l'ensemble des parametres permettant d'optimiser le processus d'elaboration, nous procedons a une double etude. Dans un premier temps, nous developpons un modele detaille de pulverisation reactive tenant compte des echanges d'oxygene mis en jeu lors de ce processus effectue sous atmosphere d'argon, d'oxygene et de vapeur d'eau. Deux regimes de pulverisation dependant de la pression relative d'oxygene sont mis en evidence. De plus, nous montrons que l'addition de vapeur d'eau dans le melange gazeux a un effet benefique sur les proprietes supraconductrices des films. Le deuxieme volet de l'etude d'optimisation consiste a faire appel a un ensemble de techniques de caracterisations physico-chimiques ou electriques. En particulier, un controle in situ en temps reel du bon deroulement de la phase d'oxygenation consecutive au depot haute temperature permet de tendre vers une reproductibilite aussi rigoureuse que possible des conditions de depot. Pour une caracterisation electrique fiable des echantillons, une etude des contacts electriques est realisee. Les films supraconducteurs obtenus ont des caracteristiques supraconductrices satisfaisantes (en temperature critique et en densite de courant) et sont orientes preferentiellement selon l'axe c, perpendiculaire au plan du substrat, meme si l'utilisation de la zircone polycristalline comme substrat n'est pas a priori favorable a la croissance d'une couche orientee du materiau supraconducteur. Des resultats obtenus sur des echantillons temoins elabores sur substrats monocristallins (zircone, oxyde de magnesium) valident notre procede d'elaboration. Le developpement de structures de propagation pour les hyperfrequences est egalement considere

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Meziani, Tarik. "Développement d'une source plasma haute-densité à couplage inductif améliorée par adjonction d'un noyau magnétique : application au dépôt de couches minces de carbone adamantin." Orléans, 2002. http://www.theses.fr/2002ORLE2056.

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Abstract:

Ce travail porte sur le développement d'une nouvelle source inductive permettant le dimensionnement vers un réacteur de grande surface. Nous avons pu montrer que l'adjonction d'un noyau magnétique permet d'accroître l'intensité de la composante radiale de l'induction magnétique entraînant une augmentation de la puissance absorbée et de la densité plasma. L'utilisation combinée d'un noyau magnétique et d'un diélectrique d'épaisseur réduite permet de multiplier la densité de particules chargées par un facteur 3. Comparée à une source classique utilisant une antenne prenant la forme d'une spirale, ce dispositif présente des performances bien meilleures avec notamment une densité ionique supérieure d'un facteur 2, et une meilleure uniformité du plasma qui reste de l'ordre de 5% sur la surface délimitée par le diamètre de l'antenne. Les résultats obtenus avec ce dispositif ont permis un dimensionnement à plus grande échelle vers une source de 80 x 80 cm2. Les principales limites à une bonne uniformité, liées aux phénomènes d'ondes stationnaires ainsi qu'au profil du champ électromagnétique induit, ont été résolus. L'uniformité du plasma est de l'ordre de 10% sur 60 x 60 cm2 avec une densité supérieure à 1011 cm-3. Enfin, l'application de la nouvelle source de 200 mm au dépôt de couches minces de carbone amorphe hydrogéné a permis la croissance rapide (> 150 nm/min) de couches relativement dures (dureté > 25 GPa). Les propriétés mécaniques des couches déposées ainsi que la vitesse de croissance ont été reliées au diagnostic de la phase gazeuse effectué principalement par spectrométrie de masse et par spectroscopie optique d'émission.

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Depond, Jean-Michel. "Films minces supraconducteurs a haute temperature critique : modelisations electriques et thermiques appliquees a l'elaboration et a la conception de bolometres." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066351.

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Abstract:

Nous presentons une application des supraconducteurs a haute temperature critique a la detection d'un rayonnement infrarouge (10 m). Les detecteurs, a base de films minces d'ybacuo deposes sur des substrats de zircone polycristalline stabilisee a 8% mol. D'y203 (epaisseur variant entre 1,3 mm et 80 m), ont ete elabores par deux techniques: (1) la technique ex situ se compose d'un depot par pulverisation cathodique a diode radiofrequence a froid suivi d'un recuit thermique rapide. Il a fallu analyser en detail ce recuit afin de pouvoir l'adapter a tous les types de detecteurs. (2) la technique in situ se compose d'un depot par pulverisation magnetron radiofrequence a chaud suivi d'une oxygenation dans le meme bati. Afin de controler la qualite de films granulaires deposes, nous avons developpe une technique d'analyse de la caracteristique r(t) s'appuyant sur un modele electrique: association en parallele ou en serie de resistances, chacune representative d'une phase (supraconductrice ou non-supraconductrice) constitutive du film. Les detecteurs, tous bolometriques, montrent un comportement en frequence interessant, qui les avantage face aux bolometres traditionnels (pyroelectrique, golay): aux hautes frequences, la sensibilite est toujours inversement proportionnelle a la racine carree de la frequence. Nous avons pu, par un modele electro-thermique, prevoir systematiquement ce comportement. A 10 hz, nous observons un nep de quelques nw hz-1/2 et une detectivite de quelques 107 cm hz -1/2/w

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DJOTNI, Karim. "Étude et réalisation d'une matrice de détecteurs bolométriques de très haute résolution. Intérêt d'une conception en couches minces." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002735.

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Abstract:

Le développement considérable des détecteurs bolométriques au cours de la dernière décennie témoigne de la puissance et de la sensibilité de la mesure thermique d'un dépôt d'énergie. Notre étude se situe dans le cadre de la recherche d'une résolution ultime en énergie et en position. Nous avons mis au point un dispositif ultravide qui a rendu possible l'optimisation des conditions de dépôt, d'adhésion et de traitement thermique des détecteurs, grâce à la capacité de transférer l'échantillon entre les différentes enceintes, sans remise à l'air. Cet appareillage nous a permis de développer un bolomètre entièrement constitué de films minces, centré sur un matériau thermométrique de 10 nm d'épaisseur, ayant une très faible capacité calorifique et une très bonne sensibilité, grâce aux propriétés de la transition métal-isolant. Le volume et la forme de chacun des éléments du bolomètre composite sont définis par un masquage mécanique et une gravure ionique, ce qui nous permet de concevoir un détecteur pour lequel la capacité calorifique, le temps de réponse thermique et l'impédance électrique de chaque élément peuvent être définis en jouant sur l'épaisseur des films et leur facteur de forme. Deux bolomètres prototypes ont été fabriqués par cette méthode. L'un est destiné à l'astrophysique spatiale, l'autre est destiné à des mesures calorimétriques de monocouches atomiques. Nous montrons qu'une limite à la réduction de la taille du volume actif du matériau apparaît à basse température, et que cette limite est liée à la décroissance très rapide du couplage électron-phonon avec la température. Elle est évaluée, sur le plan théorique, pour un microbolomètre de 10 µm par 11 µm. Ceci nous conduit à montrer que la réduction de la température de fonctionnement aux plus basses températures ne représente pas un optimum pour un microbolomètre.

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Guilloux-Viry, Maryline. "Croissance epitaxiale et caracterisations de films minces supraconducteurs a haute temperature critique deposes in-situ par pulverisation cathodique ou ablation laser." Rennes 1, 1991. http://www.theses.fr/1991REN10018.

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Abstract:

Nous avons realise in-situ des films d'ybacuo supraconducteurs a haute temperature critique, epitaxies sur des substrats monocristallins de (100)mgo, (100)srtio#3 et (110)srtio#3. Les depots ont ete effectues a environ 700#oc sous atmosphere oxydante, soit par ablation laser grace a un montage que nous avons mis au point, soit par pulverisation cathodique diode continue. Les depots sur substrats orientes (100), caracterises par diffraction de rayons x en geometrie bragg-brentano, presentent une orientation c. Des cliches de diffraction x en mode de cristal oscillant ainsi que de diffraction electronique (rheed) prouvent leur epitaxie, les axes a et b du film etant alignes avec ceux du substrat. La qualite de cette epitaxie a d'ailleurs ete confirmee par des etudes de spectroscopie de retrodiffusion rutherford en canalisation. L'observation en microscopie electronique a balayage met en evidence une faible rugosite, et la presence de lignes sur les diagrammes rheed confirme cette qualite de surface. Les mesures resistives et inductives montrent que les films presentent d'excellentes proprietes supraconductrices avec des transitions etroites; des resistances nulles ont ete observees de facon reproductible au voisinage de 88 k sur srtio#3 et de 85 k sur mgo pour les films deposes par ablation laser, ces valeurs etant respectivement de 85 k et 83 k dans le cas de la pulverisation cathodique. Les mesures inductives mettent en evidence une excellente homogeneite des films, en particulier dans le cas des depots par pulverisation. Des densites de courant critique elevees, de l'ordre de 10#5 a. Cm##2 a quelques degres de la fin de transition resistive ont ete mesurees sur des films prealablement graves

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Le, Paven-Thivet Claire. "Elaboration et caracterisation de films minces supraconducteurs a haute temperature critique yba2cu3o7 en relation avec les criteres d'application du domaine hyperfrequence." Rennes 1, 1994. http://www.theses.fr/1994REN10143.

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Abstract:

Ce travail porte sur la croissance epitaxiale par ablation laser de films minces d'yba#2cu#3o#7 sur divers substrats: des films ont tout d'abord ete deposes sur srtio#3(100) et (110) afin d'optimiser les conditions de croissance, puis sur divers substrats specifiques au domaine d'hyperfrequences: mgo, laalo#3, srlaalo#4 et al#2o#3. Cette etude a demontre l'importance du controle de la qualite de surface du substrat et a permis l'obtention de films d'excellente qualite, meme sur saphir sans couche tampon. Les films ont ete systematiquement caracterises par diverses methodes de diffraction et de canalisation afin d'evaluer leur qualite cristalline et de determiner les relations d'epitaxie. Les caracteristiques supraconductrices ont ete mesurees par methodes resistive et inductive, montrant une excellente homogeneite de l'ensemble des films et des temperatures critiques elevees, comprises entre 85 et 90 k. La resistance de surface, parametre pertinent pour les applications hyperfrequences, a ete mesuree par la methode du resonateur dielectrique sur de nombreux echantillons ; les valeurs obtenues, inferieures a 1 m (77 k, 10 ghz) pour les meilleurs echantillons, ont ete correlees a diverses caracteristiques cristallographiques et physiques: il apparait que le parametre primordial d'obtention d'une faible rs est la qualite de la cristallisation, en particulier l'absence de joints de grains a grand angle. Ces resultats ont ete confirmes par de nombreuses etudes complementaires en optique et en hyperfrequences, realisees en collaboration avec differents laboratoires. Les possibilites d'applications de films yba#2cu#3o#7 de cette haute qualite ont ete illustrees par la realisation de premiers dispositifs tels qu'une antenne rmn bas champ et des resonateurs et filtres planaires

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Botha, Roelene. "Dépôt de couches minces par plasma haute densité à basse press influence de l'injection de silane sur la cinétique du dépôt et le propriétés de la silice." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004404.

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Abstract:

Il s'agit de dépôt de silice utilisant le silane et l'oxygène dans un système plasma haute densité. L'influence des paramètres du procédé et du système d'injection du silane sur les propriétés des matériaux sont étudiés par ellipsométrie spectroscopique, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, spectroscopie de transmission et microscopie à force atomique. On étudie la phase gazeuse par spectroscopie d'émission optique et spectrométrie de masse quadripolaire avec pompage différentiel. La création de l'eau dans le système et son incorporation dans les couches pendant le dépôt sont étudiées utilisant l'injection du silane par jet capillaire. L'absorption du Si-OH dans les couches est mesurée en différentes positions sur le substrat. Les simulations de flux de gaz par la technique simulation directe Monte-Carlo sont utilisées pour étudier le flux des espèces sur le porte substrat. On a trouvé que le flux de l'eau est uniforme tandis que le flux de silane varie sur le porte substrat, ce qui explique la faible quantité de silanol dans la couche dans les régions déposées à grande vitesse. Une comparaison entre les résultats expérimentaux et les simulations montre que les systèmes plasma haute densité peuvent seulement être considérés comme bien mélangés quand il n'y a pas une élimination rapide des espèces en phase gazeuse.

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Lachkar, Mohammed. "Elaboration et caractérisation de films minces d'oxydes de terres rares par dépôt en phase gazeuse à partir de précurseurs organométalliques. Application à l'anticorrosion des aciers a haute température." Dijon, 1996. http://www.theses.fr/1996DIJOS013.

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Abstract:

L'utilisation de terres rares comme éléments d'addition dans les alliages chromo ou alumino-formeurs conduit à une amélioration de la résistance à l'oxydation à haute température de ces matériaux et surtout à une amélioration de l'adhérence des couches protectrices en situation de cyclage thermique. Dans ce but, nous avons réalisé des dépôts minces de la plupart des oxydes de terres rares par O. M. C. V. D. à partir de précurseurs de type beta-dicétonate sur des aciers (AISI 304 et F17TI). Les conditions de dépôts ont été cernées de façon à bien contrôler l'épaisseur des films. La caractérisation des couches d'oxydes formées a été effectuée par préfilometrie laser, diffraction de rayons X, M. E. B. , S. I. M. S. , S. E. A. Et spectroscopie I. R. Les tests de corrosion à haute température (1273k) en atmosphère oxydante ont permis de mettre en évidence une diminution significative de la vitesse de corrosion qui a été corrélée à la taille des ions terres rares introduits dans la couche barrière protectrice. Une inversion du mécanisme de croissance des couches de corrosion a été mise en évidence par marquage inerte (passage d'une croissance cationique externe a une croissance anionique interne). Mais surtout, l'obtention d'une remarquable adhérence des couches protectrices de chromine contenant des terres rares a été observée, elle conduit, avec certaines de celles-ci a une disparition quasi totale du phénomène d'écaillage. Les mécanismes responsables de ces modifications de comportement des alliages métalliques vis-à-vis de la corrosion sont discutés sur la base des caractéristiques physico-chimiques réalisées et des constantes cinétiques obtenues.

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Leroy, Marie-Alix. "Films minces épitaxiés de chrome pour l'électronique de spin : propriétés de volume et d'interface." Phd thesis, Université de Lorraine, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00873173.

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Abstract:

L'essor du domaine de l'électronique de spin a stimulé l'étude des propriétés de films minces ferromagnétiques utilisés pour la rétention et la lecture de l'information magnétique. Les films minces antiferromagnétiques, bien que mis en exergue par la démonstration de l'effet GMR dans des super-réseaux Fe/Cr, n'ont qu'un rôle auxiliaire dans ces dispositifs. Des études théoriques récentes proposent néanmoins de leur conférer un rôle actif avec des propriétés distinctes et compétitives, en remplacement des films ferromagnétiques. Contrairement aux couches ferromagnétiques, les films antiferromagnétiques ont été l'objet de beaucoup moins de travaux expérimentaux : l'ordre antiferromagnétique ne peut être étudié que par quelques techniques spécifiques, telles que la diffraction de neutrons. Au cours de cette thèse, nous avons examiné un système modèle pour l'électronique de spin, constitué d'une couche mince de chrome (001), archétype de matériau antiferromagnétique itinérant, et d'une couche d'oxyde de magnésium (001), barrière cristalline la plus largement utilisée. Nous avons montré qu'il était possible de contrôler l'anisotropie magnétique et l'ordre magnétique de l'antiferromagnétique grâce à une maîtrise fine des conditions de croissance et grâce au dopage par le Fe. Une étude détaillée par photoémission a permis d'approfondir les preuves du couplage du magnétisme et de la structure électronique du Cr, et en particulier de mettre en évidence des états de surface et d'interface polarisés. Ces résultats ont été complétés par la détermination du moment ferromagnétique d'interface du Cr/MgO (001) par réflectivité de neutrons. Enfin, en tirant parti de ce socle de connaissance, nous avons pu comprendre et interpréter le magnétisme caractéristique d'hétérostructures de Cr comportant une barrière cristalline fine de MgO, comme la signature d'un couplage tunnel intercouches.

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Aulagner, Emmanuel. "Elaboration et étude des propriétés diélectriques de films minces de polyfluorure de vinylidène et de polypropylène chargés d'une céramique à haute permittivité relative." Saint-Etienne, 1996. http://www.theses.fr/1996STET4002.

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Abstract:

Des films de polyfluorure de vinylidène et de polypropylène, chargés en titanate de baryum, sont réalisés par extrusion. Les propriétés diélectriques de ces films sont mesurées dans différentes conditions. Les films à matrice PVDF présentent les meilleures caractéristiques pour une application de stockage d'énergie. L'évolution de la permittivité relative et de la rigidité diélectrique en fonction du taux volumique de charge, sont modélisées respectivement par la théorie de la percolation et par un modèle semi-empirique. Les mélanges sont étudiés en rhéométrie dynamique et capillaire. Les interactions interparticules donnent naissance à un réseau dont la structure est dépendante de la sollicitation appliquée. En écoulement de poiseuille, des instabilités d'écoulement ainsi que des défauts d'écoulement sont observés pour des gradients de vitesse de cisaillement relativement faibles

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Lam, Chok Sing Marc. "Realisation et caracterisation de squids continus a microponts sur films minces de niobium et dans des constrictions de ceramiquesupraconductrice a haute temperature critique." Caen, 1989. http://www.theses.fr/1989CAEN2002.

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Abstract:

Etude experimentale sur le comportement individuel des microponts en nb apres reglage par impulsions de courant et presentation des performances en bruit de fond a haute frequence et en 1/f. Des squids continus realises dans des constrictions de materiau massif d'ybacuo et de tibacacuo fonctionnant a 77 k permettent de fabriquer de facon simple des capteurs magnetiques ultrasensibles

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De, Luca Anthony. "Films minces du supraconducteur à haute température critique YBaCuO : technologies de mise en forme et caractérisations électriques en vue d'applications aux composants électroniques." Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066527.

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Bouhani, Hamza. "Couches minces à base d’oxyde multiferroïque appliquées à la réfrigération magnétique." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0131.

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Abstract:

L’énergie est indispensable pour l’homme dans la vie quotidienne et essentielle à la croissance économique et au progrès du développement dans les secteurs industriels. Les sources d’énergie mondiales proviennent principalement de ressources fossiles (pétrole, charbons, gaz) qui sont la principale source de pollution atmosphérique locale et l’émetteur des gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone (CO2), responsable en grande partie de l’appauvrissement de la couche d’ozone. Dans le contexte de la pénurie actuelle de ces ressources en raison de l’augmentation continue de la demande d’énergie et alors que les réserves fossiles finiront par s’épuiser, la découverte et le développement d’une technologie à faible émission de carbone deviennent critiques avec la nécessité de décarboniser et réduire notre dépendance aux combustibles fossiles. Une de ces technologies est la réfrigération magnétique basée sur l’effet magnétocalorique (MCE). Au cours de cette thèse, nous avons étudié les propriétés magnétiques et magnétocaloriques des films minces d’oxydes fortement corrélés à structure pérovskite déposés par ablation laser pour les applications de la réfrigération magnétique. Les résultats obtenus montrent que les propriétés magnétiques et magnétocaloriques de composés PrVO3 peuvent être facilement modulées en utilisant l’approche des couches minces. En particulier, le champ magnétique coercitif a considérablement diminué faisant à partir du composé PVO un aimant presque doux dans la région où l’entropie magnétique est libérée ainsi qu’une augmentation considérable de l’aimantation de saturation. En conséquence, un effet magnétocalorique géant est présentée par les films minces de PVO déposés sur un substrat de LSAT à basse température montrant l’impact de l’effet des contraintes épitaxiales. D’autre part, les calculs DFT ont confirmé l’état fondamental et la compétition entre les interactions magnétiques sous contraintes de compression dans PVO films minces. Notre résultat suggère non seulement que les couches minces épitaxiales de PVO sont potentielles pour la réfrigération aux températures cryogéniques mais peuvent également ouvrir la voie à créer de nombreuses nouvelles fonctionnalités dans les oxydes perovskite par le contrôle des aspects structurels. Les mécanismes menant à l’effet magnétocalorique anisotropique géant observé dans les monocristaux du HoMn2O5 sont également étudiés. Les calculs DFT et la simulation de Monte Carlo nous ont permis d’explorer le rôle des ions d’Holmium en tant que principal contributeur au MCE ainsi que l’importance des propriétés anisotropes intrinsèques comme moyen prometteur d’optimiser l’EMC pour l’application de la réfrigération magnétique à basse température ainsi que la mise en œuvre de réfrigérateurs magnétiques rotatifs compacts et efficaces
Energy is essential for humans in everyday life and critical to economic growth and developement progress in industrial sectors. The global energy sources are mostly from fossil resources (e.g oil, coals, gas) being dominant source of local air pollution and emitter of the most dangerous green house gases such as carbon dioxide (CO2), largely responsible for the ozone layer depletion. In the context of the current shortage of those ressources due to the continuously increase in demands in energy and while fossil reserves will eventually run out, the discovery and development of a low-carbon technologies become critical with the need to decarbonise and reduce our dependency to fossil fuels. One of theses technologies is the magnetic refrigeration based on the magnetocaloric effect (MCE). In this thesis, we have investigated the magnetic and magnetocaloric properties of strongly correlated oxides thin films grown by pulsed laser deposition in view of their portential application in magnetic cooling. The obtained results reveal that the magnetic and magnetocaloric properties of PrVO3 (PVO) compounds can be easy tailored by using the thin films approach. Particularly, the coercive magnetic field was dramatically decreased making from the PVO compound a nearly soft magnet in the region where the magnetic entropy change is released as well as a considerable increase in saturation magnetization. Accordingly, a giant magnetocaloric effect is exhibited by PVO thin films grown on LSAT substrate at low temperatures showing the great impact of strain effects. This finding opens the way for the implementations of PVO thin films in some specific applications such as on-chip magnetic cooling of a nanoelectronic device and sensor technology. On the other hand, the DFT calculations have confirmed the ground state and the competition between magnetic interactions under compressive strains in PVO thin films. Our result not only suggests that epitaxial PVO thin films is potential for refrigeration at cryogenic temperatures but may also pave the way to create many novel functionalities in perovskite-type transition metal oxides by control of structural aspects.The mechanisms leading to the giant anisotropic magnetocaloric effect observed in HoMn2O5 single crystals are also studied. Both DFT calculations and Monte Carlo simulation allowed us to explore the role of Holmium ions as the main contributor to the MCE as well as the of the importance of the intrinsic anisotropic properties as a promising way to optimize the MCE for magnetic refrigeration application at low temperature regime as well as the implementation of compact and efficient rotary magnetic refrigerators

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Bernard, Rozenn. "Dynamique des réseaux de vortex dans des films minces supraconducteurs à haute température critique en vue de l'optimisation d'un transformateur à flux de vortex." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112144.

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Eschbach, Julien. "Etude de nanocomposites hybrides en vue d'application dans les microsystèmes : de la synthèse des nanoparticules à l'élaboration de films minces piézoélectriques." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10104/document.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est l'élaboration de nouveaux matériaux nanocomposites hybrides à propriétés spécifiques (piézoélectricité, optique non-linéaire). Dans un premier temps, des modèles numériques simples portant sur les propriétés mécaniques des nanocomposites sont présentées, ainsi que des simulations de déformation réalisées sur les nanocomposites à nanoparticules piézoélectriques. Les résultats expérimentaux de caractérisation mécanique (par spectrométrie Brillouin) et tribologique de différents nanocomposites sont exposés, y compris de nanocomposites réalisés au sein du laboratoire. L'influence des nanoparticules et de leur fonctionnalisation sur la matrice polymère y est discutée, et en particulier leur incidence sur les volumes libres dans les nanocomposites. Plusieurs procédés de synthèse de nanoparticules aux propriétés piézoélectriques ont parallèlement été étudiées. En particulier, un protocole de synthèse de nanoparticules de LiNbO3 a été mis au point. Ces nanoparticules ont été caractérisées par des techniques structurales, chimiques et d'imagerie. Enfin, ces travaux ont conduit à l'élaboration de films nanocomposites à matrice PVDF-TrFE incorporant des nanoparticules produites en laboratoire ou d'origine commerciale. Les méthodes de polarisation des films sont décrites, et les propriétés piézoélectriques de ces films nanocomposites ont été mesurées. Plus particulièrement, des films nanocomposites PVDF-TrFE/Al2O3 polarisés présentant une bonne réponse piézoélectrique ont été élaborés
This work aims at the elaboration of new hybrid nanocomposites with specific properties (piezoelectricity, non-linear optic). First, simple numeric modelings on mechanical properties of nanocomposites are presented, as well as simulation of deformation in nanocomposites with piezoelectric nanoparticles. Experimental results on tribological and mechanical (performed by Brillouin Spectroscopy) characterization of different nanocomposites are exposed. The influence of nanoparticles and their fonctionalization on the polymer matrix is discussed, and in particular the incidence on free volume in nanocomposites. Several piezoelectric nanoparticles synthesis processes have been also studied. In particular, a LiNbO3 nanoparticles synthesis protocol has been worked out. These nanoparticles were characterized by structural, chemical and imaging techniques. Finally, these works leads to the elaboration of PVDF-TrFE matrix thin films nanocomposites filled with commercial or produced in laboratory nanoparticles. The methods used to polarize the films are described. The piezoelectric properties of the nanocomposites have been measured. More particularly, PVDF-TrFE/Al2O3 nanocomposites thin films with a good piezoelectric response have been elaborated

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Danoumbé, Bonaventure. "Étude de couches minces de cuivre sur substrat YIG en vue de réaliser des composants magnétiques passifs planaires pour un fonctionnement à haute température." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSES022/document.

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Abstract:

L’objectif des travaux menés au cours de cette thèse concerne l’étude et la réalisation de composants passifs planaires à couches magnétiques (YIG) fonctionnant à haute température (200°C). Pour cela, des études ont été effectuées en deux phases : une première partie sur la mécanique des empilements des couches minces et une seconde partie sur la caractérisation électrique des couches minces et des composants planaires réalisés (inductances planaires). La première phase a permis de mettre en évidence l’intégrité mécanique de la structure, c’est-à-dire une bonne adhésion des couches minces de cuivre sur le substrat magnétique (YIG) jusqu’à une température de 200°C. La deuxième phase sur la partie électrique des couches minces et des composants planaires a permis de mettre en évidence qu’aucune modification n’a été apportée à la structure du composant, et met en évidence que le composant garde ces mêmes propriétés électriques après un cyclage thermique (25°C – 200°C – 25°C)
The objective of the works carried out during this thesis concerns the study and realization of planar passive components with magnetic layers (YIG) operating at high temperature (200 ° C). For this, studies were carried out in two phases: a first part on the mechanics of stacking thin films and a second part on the electrical characterization of thin films and planar components realized (planar inductances). The first phase made it possible to demonstrate the mechanical integrity of the structure, that is to say a good adhesion of the thin copper layers on the magnetic substrate (YIG) up to a temperature of 200 ° C. The second phase on the electrical part of the thin layers and the planar components made it possible to demonstrate that no modification has been made to the structure of the component and shows that the component retains these same electrical properties after cycling Thermal (25 ° C - 200 ° C - 25 ° C)

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Xavier, Pascal. "Etude de la réponse hyperfréquence des vortex dans des couches minces supraconductrices à haute température critique." Grenoble 1, 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10034.

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Abstract:

Le but de ce travail est l'etude de la reponse hyperfrequence des vortex dans des films minces supraconducteurs a haute temperature critique, ceci pour des champs magnetiques compris entre quelques oersted et sept tesla. Pour ce faire, il a fallu mettre au point une technique de mesure de l'impedance complexe de lignes microruban supraconductrices dans la gamme de frequence 5 mhz-5 ghz et pour des temperatures comprises entre 4 k et 100 k. L'etude sous champ magnetique a permis la mesure de la variation de la profondeur de penetration avec la temperature et egalement la determination de la conductivite complexe. Une nouvelle methode d'obtention de la valeur absolue de la profondeur de penetration a tres basse temperature a egalement ete mise au point. Sous champ magnetique, les mesures indiquent l'existence d'un changement de regime dans la variation en frequence de l'impedance complexe, aussi bien pour la partie reelle que pour la partie imaginaire. Ces mesures sont comparees aux theories en vigueur comme celle des verres de vortex ou celle de type champ moyen (extension du modele de gittleman et rosenblum)

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Mege-Revil, Alexandre. "Comportement à l'oxydation haute température de films nanocomposites du sytème Me-Si-N(Me=Ti, Cr) déposés par procédés sous vide sur acier." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0079/these.pdf.

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Abstract:

Des revêtements du système Me-Al-Si-N (Me = Cr, Ti) ont été déposés sur acier M2 par trois procédés de dépôt physique en phase vapeur. Les microscopies électroniques et la diffraction X ont conclu dans la majorité des cas à une structure nanocomposite constituée de nanograins de Me(Al)N enrobés dans une matrice de SiNx amorphe. Il en découle une amélioration notable des propriétés aussi variées que la dureté, la résistance à l'oxydation et à l'usure. L'ajout d'aluminium améliore encore la résistance à l'oxydation. La microscopie électronique environnementale a permis de proposer un mécanisme d'oxydation des revêtements nanocomposites déposés par arc. Le cyclage thermique a montré que la phase TiN apportait ses qualités mécaniques au système en complément de l'inertie chimique conférée par la phase SiNx, plus fragile. Enfin, des expériences de tribo-oxydation ont montré que l'ajout de Si à CrN améliorait d'autant plus la résistance à l'usure que la température imposée était basse
Coatings in the Me-Al-Si-N system were deposited on M2 steel using different vapour deposition process. SEM, TEM and XRD studies indicated in most cases that a nanocomposite structure in which Me(Al)N nanograins are embedded in an amorphous SiNx matrix was actually synthesized. A strong increase in the hardness, the oxidation resistance and the wear resistance of the coatings was then observed. Adding aluminium further improved the oxidation resistance. Environmental SEM observations allowed us to suggest a mechanism for the oxidation of PVD-deposited nanocomposite coatings. Thermal cycling tests showed the synergy between the hard, resilient TiN phase and the chemically inert but fragile SiNx phase. Finally, tribo-oxidation experiments combining wear and high temperature oxidation showed that adding Si in CrN allowed an increase of the wear resistance of a coated ball inversely related with the temperature

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Beuran, Florin. "Croissance de films de cuprates supraconducteurs par épitaxie par jets moléculaires." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00644501.

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Abstract:

Ce travail concerne l'épitaxie par jets moléculaires de films de BiSrCaCuO. On y présente un dispositif de pilotage de la croissance grâce à la diffraction d'électrons rapides RHEED, comprenant également des logiciels d'analyse permettant de corréler l'évolution du diagramme RHEED, avec les propriétés physiques (composition, structure et morphologie, transport ...). Cette analyse, appliquée au cas de films appauvris en Bi, permet de les décrire comme une nanostructure d'intercroissance, en partie ordonnée suivant un modèle " mur de briques " où deux types de nanophases alternent en quinconce : Bi-2212 et Bi-2PRQ d'épaisseur double. Selon la composition moyenne des films, trois familles de nanophases 2PRQ sont identifiées, qui correspondent à des modèles structuraux spécifiques : stoechiométriques Bi-2267, riches en Sr Bi-2446, riches en Cu Bi-2429 comportant des plans Cu2O3 de type échelles. Les conditions physiques pour la synthèse de chaque famille nanostructurée sont décrites.

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Porthault, Hélène. "Étude de nouvelles voies de dépôt du matériau d'électrode positive LiCoO2 pour la réalisation de micro-accumulateurs 3D à haute capacité surfacique." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112185/document.

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Abstract:

La miniaturisation des systèmes électroniques est aujourd’hui l’un des enjeux majeurs de la recherche et demande une importante évolution des sources d’énergie. Les micro-accumulateurs tout solide sont une réponse parfaitement adaptée à ce besoin. Leur capacité est toutefois actuellement limitée à 50-200 µAh.cm-2 du fait de la difficulté d’employer des couches de matériaux actifs d’épaisseur supérieure à 5 µm. L’une des pistes pour augmenter la capacité spécifique des micro-accumulateurs est de déposer les différents matériaux sur un substrat texturé. Les techniques de dépôt sous vide classiques ne permettent pas de déposer des films conformes sur de telles surfaces, principalement à cause d’effets d’ombrage. L’objectif de ce travail de thèse a donc été de développer de nouvelles voies de dépôt pour la réalisation de micro-accumulateurs tout-solide 3D. Deux voies de dépôt chimique ont été explorées : la synthèse sol-gel et l’électrodépôt sous conditions hydrothermales. La synthèse sol-gel n’a pas permis d’aboutir à la réalisation de films denses et conformes. Cependant, elle s’est avérée très intéressante pour synthétiser des poudres de LiCoO2 rhomboédrique présentant d’importantes surfaces spécifiques, sans étape de broyage, à des températures de synthèse modérées (600-700°C). Le dépôt électrolytique en conditions hydrothermales s’est quant à lui révélé très prometteur tant pour sa vitesse de dépôt importante, jusqu’à 300 nm.mn-1, que pour sa température de synthèse basse, à partir de 125°C, sans nécessiter de recuit. Les films synthétisés présentent d’excellentes performances électrochimiques en électrolyte liquide et une conformité sur des substrats texturés supérieure à 97 %
The miniaturization of electronic systems is today a main topic of research and requires an important evolution of energy sources. All solid state micro-batteries are a perfectly adapted solution for this need. However, their specific capacity is limited to 50-200 µAh.cm-2 due to the difficulty to use films of active materials thickness over than 5 µm. One of the answers to enhance micro-batteries specific capacity is to deposit materials on textured substrate. Nevertheless, classical vacuum deposition techniques are not adapted to deposit conformal thin films on such surfaces because of shadow effects. The aim of this PhD-work was to develop new synthesis routes to realize 3D all solid state micro-batteries. Two chemical synthesis routes were studied: the sol-gel method and the electrodeposition under hydrothermal conditions. The sol-gel synthesis was not efficient to realize conformal and dense films. However, this technique was very effective to obtain rhombohedra LiCoO2 powders with high specific surface, without grinding step, at moderate temperature (600-700°C). The electrodeposition under hydrothermal conditions was very promising, both for its high deposition rate (up to 300 nm.mn-1) and its low synthesis temperature (from 125°C) without any annealing. The synthesized films exhibited excellent electrochemical performances in liquid electrolyte and a conformity higher than 97 % on textured substrates

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Bartoli, Florian. "Croissance de films minces piézoélectriques de ScxAl1-xN par pulvérisation cathodique pour la réalisation de dispositifs à ondes élastiques confinées, destinés à des applications haute-température." Electronic Thesis or Diss., CentraleSupélec, 2019. http://www.theses.fr/2019CSUP0015.

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Abstract:

Certaines industries demandent le développement d’un capteur résistant à des environnements hostiles (températures au-delà de 700°C, et atmosphères nocives), tout en permettant des mesures sans-fil. Si les dispositifs de type SAW permettent ces dernières, actuellement elle ne permet pas l’utilisation en conditions extrêmes, les matériaux les composant étant peu résistant à ces environnements. Il est possible d’encapsuler ces dispositifs dans des boîtiers pour augmenter leur viabilité, mais seulement jusqu’à 300°C. On cherche alors à réaliser un capteur auto-protégé. Il serait constitué d’une structure à trois couches, la couche centrale servant de guide à l’onde élastique. Les couches externes serviraient à confiner l’onde dans la couche guidante, et à protéger cette dernière des attaques chimiques. Cette structure est appelée WLAW (Waveguiding Layer Acoustic Wave). Dans cette thèse, on étudie l’intérêt du matériau ScAlN en tant que couche piézoélectrique, et on teste la viabilité de la structure WLAW pour notre application. Les films minces de ScAlN n’étant pas disponibles dans le commerce, nous avons développé un procédé de croissance. Des films de Sc0.09Al0.91N et Sc0.18Al0.92N ont été réalisés par pulvérisation cathodique magnétron. La microstructure des films a été déterminée par DRX, et par microscopie électronique en transmission. Des couches minces de ScAlN hétéro-épitaxiées ont été obtenues. Le comportement de dispositifs Sc0.09Al0.91N/saphir ont été testés jusqu’à 575°C. La réalisation d’un dispositif WLAW a aussi été effectuée, en utilisant des substrats de GaN/Saphir achetés dans le commerce. Des simulations ont permis de déterminer une structure AlN/GaN/Saphir pouvant confiner l’onde. Le bon confinement de l’onde dans le matériau piézoélectrique (ici le GaN), ainsi que la viabilité d’une telle structure à la température a été vérifié
Some industries require the development of a sensor that is resistant to hostile environments (temperatures above 700°C, and aggressive atmospheres), while allowing wireless measurements. While SAW-type devices allow these measurements, it currently does not allow for use in extreme conditions, as the materials are not resistant to these environments. These devices can be encapsulated in packages to increase their viability, but only up to 300°C. We then try to make a self-protected sensor. It would consist of a three-layer structure, the central layer serving as a guide to the acoustic wave. The outer layers would serve to confine the wave in the guiding layer and protect it from chemical attack. This structure is called WLAW (Waveguiding Layer Acoustic Wave). In this thesis, we study the interest of the ScAlN material as a piezoelectric layer, and we test the viability of the WLAW structure for our application. Since thin ScAlN films are not commercially available, we have developed a growth process. Films of Sc0.09Al0.91N and Sc0.18Al0.92N were made by cathodic magnetron sputtering. The microstructure of the films was determined by XRD, and by transmission electron microscopy. Thin layers of hetero-epitaxial ScAlN were obtained. The behavior of Sc0.09Al0.91N/Sapphire devices were tested up to 575°C. The realization of a WLAW device was also carried out, using commercially purchased GaN/Sapphire substrates. Simulations have determined an AlN/GaN/Sapphire structure that can confine the wave. The proper containment of the wave in the piezoelectric material (here the GaN), as well as the viability of such a structure at temperature has been verified

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Pannetier-Lecœur, Myriam. "Etude des conditions gouvernant la mobilite des vortex abrikosov dans des films minces supraconducteurs a haute temperature critique et applications aux transistors a flux de vortex." Caen, 1999. http://www.theses.fr/1999CAEN2001.

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Abstract:

Ce travail apporte une contribution a l'etude de la dynamique des vortex abrikosov dans des films minces supraconducteurs a haute temperature critique. L'etude a porte sur deux groupes d'echantillons ; des films yba#2cu#3o#7## tres minces revetus d'un film la#4bacu#5o#1#3 (bicouches) et des super-reseaux prba#2ga#xcu#3##xo#7/ yba#2cu#3o#7##, deposes par ablation laser. Le travail experimental a consiste a mettre en forme les echantillons par un processus de photolithographie, et a effectuer des mesures courant-tension a basses temperatures sans champ applique ou sous un champ magnetique faible (b<120g). Un systeme d'acquisition specifique a ete developpe pour cette etude. Les courbes courant-tension obtenues experimentalement ont ensuite ete modelisees a l'aide d'un modele de flux creep, qui permet d'acceder a certaines grandeurs caracteristiques : mobilite de vortex et energie de piegeage en particulier. Il a egalement ete montre que l'on pouvait en deduire le parametre de labusch en fonction de la temperature, et que les valeurs calculees sont en accord avec celles obtenues par des methodes differentes. Par ailleurs, il a pu etre mis en evidence la pertinence de la determination du courant de depiegeage a partir du modele de flux creep, en comparant cette valeur avec celle mesuree sur les caracteristiques i(v) en regime de flux flow. Les bicouches etudiees montrent une mobilite de vortex d'autant plus elevee que l'epaisseur supraconductrice est faible, ce qui en font des structures adaptees a la realisation d'un transistor a flux de vortex. Par ailleurs, l'energie de piegeage presente une variation non monotone en fonction de la temperature, qui peut trouver son explication dans la transition d'un regime tridimensionnel a un regime bidimensionnel. Les super-reseaux presentent une densite de courant critique tres faible, et pour l'un d'eux une resistance dynamique tres elevee enfin, le changement de comportement resistif en fonction de l'epaisseur de pbgco semble indiquer un eventuel couplage entre les couches supraconductrices dans ce type de structure, lorsque la couche isolante est suffisamment mince.

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Taguett, Amine. "Synthèse et étude thermodynamique d’alliages Ir-Rh à l’état massif et en films minces pour la réalisation de capteurs SAW fonctionnant à haute température (700°C-1000°C) dans l’air." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAA016/document.

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Abstract:

La technologie des capteurs à ondes élastiques de surface, appelés SAW pour Surface acoustic waves, existe depuis une cinquantaine d’années. Cette technologie est largement utilisée dans l’industrie des télécommunications et en perpétuelle évolution pour la réalisation de microcapteurs dans des secteurs à fortes contraintes tels que l’aéronautique, l’automobile, la métallurgie ou encore dans le domaine du médical. Leur forte sensibilité aux conditions environnementales, leur taille réduite et la possibilité de les interroger à distance sans aucune électronique embarquée (capteurs passifs), confèrent à cette technologie un fort potentiel d’innovation pour une utilisation en environnements extrêmement hostiles, et notamment comme capteurs de températures, de pressions, de déformations, de concentrations d'espèces chimiques ou biologiques… Une voie d’innovation réside dans l’optimisation des électrodes de ces capteurs appelés IDTs pour InterDigital Transducers. Ces électrodes métalliques d’une centaine de nanomètres d’épaisseur sont structurées sous forme de peignes interdigités sur un substrat piézoélectrique. Nos travaux se sont focalisés sur le choix des matériaux pour la réalisation des IDTs pour une utilisation à très hautes températures. Cela impose de trouver un matériau conducteur, stable physiquement et chimiquement, dont la mise en forme en film mince (100 nm d'épaisseur typique) n’altère pas son fonctionnement dans ces conditions d’usage extrêmes : températures voisines de 1000°C sous atmosphère oxydante. Une étude récente a mis en évidence la pertinence de l’utilisation d’alliages binaires Ir-Rh massifs pour des applications connexes de celles visées. L’objectif de ce projet est de transposer les propriétés des alliages Ir-Rh massifs à des films minces de même nature, en collectant de nouvelles données thermodynamiques relatives au système métallique Ir-Rh. Malgré les difficultés des analyses thermiques qui ont été menées jusqu’à 2300 °C, nous avons pu réaliser les premières mesures expérimentales des températures d’équilibres solide-liquide (solidus et liquidus) de quelques alliages Ir-Rh. Une part importante du travail a ensuite été consacrée à la réalisation de campagnes de dépôts de films minces Ir Rh afin d’optimiser les paramètres clés du dépôt permettant l’obtention de films présentant les stœchiométries et microstructures recherchées. Enfin, l’évaluation des performances des dispositifs SAW, élaborés à partir des films minces optimisés, a donné des résultats très prometteurs : après une phase de stabilisation dans les premières heures de recuit, le signal SAW s’est montré constant tout au long d’une période de 2 mois dans l’air à 800 °C
The surface acoustic waves (SAW) technology was invented approximately fifty years ago. This technology is currently widely used in the telecommunication industry to make, among others, GHz-range filters. Another very active development axis for the SAW technology is related to the achievement of micro sensors (to measure temperatures, pressures, deformations, concentrations of chemical or biological species) for industrial sectors with strong constraints such as aerospace, automotive, metallurgy, or medical sectors. Their high sensitivity to environmental conditions, their small size and the possibility to interrogate them remotely without adding any embedded electronics (passive sensors), provides SAW sensors a high innovation potential, in particular for applications taking place in hostile environments. SAW devices are constituted by a piezoelectric substrate on which are patterned electrodes from a conductive film. These electrodes are typically 100 nm-thick and are called, because of their shape, interdigital transducers (IDT). Our work was mainly focused on the choice of materials for the realization of IDTs to be used at very high temperatures, in air, for weeks periods, the current state-of-the-art operating temperature being close to 850 °C. Achieving high temperature IDTs requires finding a conductive material, physically and chemically stable under oxidizing conditions up to 1000°C, which retains its properties when grown as a thin layer. A recent study has highlighted the relevance of bulk Ir-Rh binary alloys for applications closely related to the targeted ones. The objective of this project is to transfer the properties of bulk Ir-Rh alloys to Ir-Rh thin layers, by collecting new thermodynamic data for the Ir-Rh binary system. Despite the difficulties of thermal analyses which were conducted up to 2300 °C, we have been able to carry out the first experimental measurements of solid-liquid temperatures equilibria (solidus and liquidus) of some Ir-Rh alloys. An important part of the work was afterwards devoted to the realization of Ir-Rh thin films deposition campaigns to optimize the key parameters and obtain films having the relevant stoichiometry and microstructure. Finally, the performance of SAW devices, made from optimized thin films, was evaluated. Very promising results were obtained: after a stabilization phase in the early hours of annealing, the SAW signal was unchanged throughout a 2 months period at 800 °C in air atmosphere

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Peperstraete, Yoann. "Etude par spectroscopie infrarouge de films minces d’oxydes fonctionnels intégrés sur silicium : apport des modélisations ab initio." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS148/document.

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Abstract:

Le PbZr₁₋ₓTiₓO₃ (PZT) est une pérovskite mixte possédant de nombreuses propriétés, dont certaines sont déjà utilisées dans l’industrie, ce qui en fait un matériau encore très étudié à l’heure actuelle, malgré la toxicité du plomb et de ses oxydes. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la spectroscopie d’absorption IR de ce composé, tant au niveau expérimental que théorique. Nous avons donc réalisé des modélisations, via le code de calcul CRYSTAL basé sur les méthodes de Combinaison Linéaire d’Orbitales Atomiques et de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (LCAO-DFT) périodique, afin d’aider à l’interprétation des spectres expérimentaux réalisés sur la ligne AILES du synchrotron SOLEIL. Dans ce but, nous avons commencé par modéliser les composés de base du PZT : le PbTiO₃ (PT) et le PbZrO₃ (PZ). Nos résultats reproduisant très bien les données de la littérature sur ces deux composés, nous avons pu faire une analyse fine de leur spectre d’absorption IR. D’autre part, leur modélisation nous a permis de déterminer des paramètres de calcul transférables (base et fonctionnelle notamment) et de les appliquer sur le PZT en utilisant la méthode de la supermaille, couplée à une analyse statistique. Les résultats obtenus sont prometteurs pour l’interprétation, car tout à fait comparables aux spectres expérimentaux. Afin de nous rapprocher au mieux du cristal réel de PT, nous nous sommes intéressés à la modélisation de couches ultraminces et de lacunes d’oxygène, dans le but de voir leur effet sur le spectre d’absorption IR du PT
PbZr₁₋ₓTiₓO₃ (PZT) is a complex perovskite that has many properties, some of which are already used industrially. Thus, in spite of the toxicity of lead and its oxides, this material is still under extensive investigation. In this thesis, we are interested of both experimental and theoretical IR absorption spectroscopy of this compound. To do so, we used the CRYSTAL code, based on the Linear Combination of Atomic Orbitals method and periodic Density Functional Theory (LCAO-DFT) in order to facilitate the interpretation of experimental spectra, recorded on the AILES beamline of synchrotron SOLEIL. In this goal, we first studied the two building blocks of PZT: PbTiO₃ (PT) and PbZrO₃ (PZ). Our results are in very good agreement with what has already been done in the literature. We, thus, could carry out a precise interpretation of their absorbance spectra. Moreover, transferable parameters (in particular the basis set and the functional) have been determined and used to study PZT. The supercell method, coupled with a statistical analysis, provided promising results, comparable with experimental data and, thus, helpful for their interpretation. In order to make a step towards the real PT crystal, we started the simulation of ultrathin films and oxygen vacancies to investigate their effects on the IR absorption spectrum

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Antoine, Joseph. "Synthèse par pulvérisation cathodique de pérovskites thermochromes comme couche sélective "haute performance" d'absorbeurs solaires thermiques." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0273.

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Abstract:

Ces travaux de thèse ont porté sur l’étude du système LaCoO3 élaboré sous forme de couches minces par pulvérisation cathodique magnétron réactive. La première partie de ce travail est dédiée à l’étude des paramètres de synthèse permettant l’obtention d’un film homogène cristallin. Les influences sur la transition thermochrome des paramètres de traitement thermique et de la pression de dépôt sont discutées. Nous avons montré qu’il était possible de contrôler le rapport entre les phases cubique et rhomboédrique ainsi que la taille des cristallites en optimisant les paramètres de synthèse. Dans une seconde partie, nous avons étudié en détail les changements de propriétés de nos échantillons à l’aide du rayonnement synchrotron et de la microscopie électronique en transmission. Nos mesures ont montré que la phase cubique et la taille de cristallites influent le spin des atomes de cobalt et donc sur la nature des liaisons Co-O. Nous avons mis en évidence qu’une microstructure fine et une phase rhomboédrique augmentent l’effet thermochrome et l’amplitude optique de la transition grâce à une augmentation de la densité de population au niveau de Fermi et une diminution du gap optique
The present PhD work is focused on the study of the LaCoO3 system deposited as a thin film by reactive magnetron sputtering. The first part of this work is dedicated to the influence of the deposition parameters on the film structure. The influences of heat treatment parameters and deposition total pressure on the thermochromic transition are discussed. We have shown that it is possible to control the ratio between the cubic and rhombohedral phases as well as the size of the crystallites through the control of our parameters. In a second part, we studied in detail the properties changes using synchrotron radiation and transmission electron microscopy. Our measurements have shown that the cubic phase and the crystallites size influence the spin of cobalt atoms and therefore the nature of the Co-O bonds. We have shown that a fine microstructure and a rhombohedral phase increase the thermochromic effect and the optical switch of the transition thanks to an increase in the population density at the Fermi level and a decrease of the optical gap

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Riva, Federica. "Développement des nouveaux scintillateurs en couche mince pour l’imagerie par rayons-X à haute résolution." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1195/document.

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Abstract:

Les détecteurs de rayon-X utilisés pour l'imagerie à haute résolution (micromètrique ou submicronique) utilisés aux synchrotrons sont pour la plupart basés sur un système de détection indirecte. Les rayons X ne sont pas directement convertis en signal électrique. Ils sont absorbés par un scintillateur qui est un matériau émettant de la lumière à la suite de l'absorption d'un rayonnement ionisant. L'image émise sous forme de lumière visible est ensuite projetée par des optiques de microscopie sur une camera 2D de type CCD ou CMOS. De nos jours, il existe différents types des scintillateurs. On distingue entre autres des scintillateurs en poudre compactée, micro structurés, céramique poly-cristalline et monocristalline. L’obtention d’une image de très bonne qualité avec une résolution spatiale au-dessous du micromètre requiert le choix d’une couche mince (1-20 µm) monocristalline. Ces types des scintillateurs peuvent être déposes sur un substrat par épitaxie en phase liquide. La très faible efficacité d’absorption dans une couche mince en fait sa faiblesse, surtout pour des énergies au-dessus de 20 keV. A l’ESRF (le synchrotron européen) des énergies jusqu'à 120 keV peuvent être exploitées pour l’imagerie. Des nouveaux scintillateurs sont donc toujours recherchés pour pouvoir améliorer le compromis entre l’efficacité d’absorption et la résolution spatiale. Dans la première partie de cet travail, un model qui décrit les détecteurs indirects pour la haute résolution, est présenté. Cet model permet de calculer la MTF (fonction de transfert de modulation) du système et peut être utilisé pour trouver la combinaison optimal de scintillateur et d’optique selon l’énergie des rayons X. Les simulations ont guidées le choix des scintillateurs à développer par épitaxie.Dans la deuxième partie, deux nouveaux types de scintillateurs développés et caractérisés dans le cadre de ce projet de thèse sont introduits : les couches minces basées sur des monocristaux de gadolinium lutétium aluminium pérovskite (GdLuAP:Eu) et d’oxyde de lutétium (Lu2O3:Eu)
X-ray detectors for high spatial resolution imaging are mainly based on indirect detection. The detector consists of a converter screen (scintillator), light microscopy optics and a CCD or CMOS camera. The screen converts part of the absorbed X-rays into visible light image, which is projected onto the camera by means of the optics. The detective quantum efficiency of the detector is strongly influenced by the properties of the converter screen (X-ray absorption, spread of energy deposition, light yield and emission wavelength). To obtain detectors with micrometer and sub-micrometer spatial resolution, thin (1-20 µm) single crystal film scintillators are required. These scintillators are grown on a substrate by liquid phase epitaxy. The critical point for these layers is their weak absorption, especially at energies exceeding 20 keV. At the European Synchrotron radiation Facility (ESRF), X-ray imaging applications can exploit energies up to 120 keV. Therefore, the development of new scintillating materials is currently investigated. The aim is to improve the contradictory compromise between absorption and spatial resolution, to increase the detection efficiency while keeping a good image contrast even at high energies.The first part of this work presents a model describing high-resolution detectors which was developed to calculate the modulation transfer function (MTF) of the system as a function of the X-ray energy. The model can be used to find the optimal combination of scintillator and visible light optics for different energy ranges, and it guided the choice of the materials to be developed as SCF scintillators. In the second part, two new kinds of scintillators for high-resolution are presented: the gadolinium-lutetium aluminum perovskite (Gd0.5Lu0.5AlO3:Eu) and the lutetium oxide (Lu2O3:Eu) SCFs

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Porthault, Helene. "Étude de nouvelles voies de dépôt du matériau d'électrode positive LiCoO2 pour la réalisation de micro-accumulateurs 3D à haute capacité surfacique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00658071.

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Abstract:

La miniaturisation des systèmes électroniques est aujourd'hui l'un des enjeux majeurs de la recherche et demande une importante évolution des sources d'énergie. Les micro-accumulateurs tout solide sont une réponse parfaitement adaptée à ce besoin. Leur capacité est toutefois actuellement limitée à 50-200 µAh.cm-2 du fait de la difficulté d'employer des couches de matériaux actifs d'épaisseur supérieure à 5 µm. L'une des pistes pour augmenter la capacité spécifique des micro-accumulateurs est de déposer les différents matériaux sur un substrat texturé. Les techniques de dépôt sous vide classiques ne permettent pas de déposer des films conformes sur de telles surfaces, principalement à cause d'effets d'ombrage. L'objectif de ce travail de thèse a donc été de développer de nouvelles voies de dépôt pour la réalisation de micro-accumulateurs tout-solide 3D. Deux voies de dépôt chimique ont été explorées : la synthèse sol-gel et l'électrodépôt sous conditions hydrothermales. La synthèse sol-gel n'a pas permis d'aboutir à la réalisation de films denses et conformes. Cependant, elle s'est avérée très intéressante pour synthétiser des poudres de LiCoO2 rhomboédrique présentant d'importantes surfaces spécifiques, sans étape de broyage, à des températures de synthèse modérées (600-700°C). Le dépôt électrolytique en conditions hydrothermales s'est quant à lui révélé très prometteur tant pour sa vitesse de dépôt importante, jusqu'à 300 nm.mn-1, que pour sa température de synthèse basse, à partir de 125°C, sans nécessiter de recuit. Les films synthétisés présentent d'excellentes performances électrochimiques en électrolyte liquide et une conformité sur des substrats texturés supérieure à 97 %.

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Vaissière, Nicolas. "Synthèse de films de diamant de haute qualité cristalline pour la réalisation de dosimètres pour la radiothérapie." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01022652.

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Abstract:

Cette thèse vise à maitriser la synthèse MPCVD de films hétéroépitaxiés de diamant de haute qualité cristalline sur substrat d'iridium pour la réalisation de dosimètres en radiothérapie. Cet objectif nous a conduits à élaborer la couche d'iridium épitaxiée sur des substrats SrtiO3 (001). Un bâti sous vide équipé d'un canon à électrons a donc été développé et calibré. Les couches obtenues ont été caractérisées par DRX et présentent une qualité structurale équivalente à l'état de l'art. Le procédé de nucléation (BEN) - MPCVD induit sur la surface de l'iridium des " domaines " spécifiques à la nucléation du diamant sur iridium. Un travail important a été mené sur l'optimisation du (BEN) - MPCVD de façon à obtenir un procédé fiable et reproductible pour obtenir des " domaines " homogènes sur une surface de 5x5mm2 d'Ir/SrtiO3. Des études de caractérisation de surface (MEB, XPS, AES) des " domaines " nous ont permis de dresser leur carte d'identité chimique et morphologique. Nous démontrons ainsi qu'ils contiennent des nuclei de diamant. De plus, la propagation de ces " domaines " semble suivre des directions préférentielles [110] induites par l'épitaxie de l'iridium au cours du temps durant l'étape de (BEN)-MPCVD. A partir de ces résultats, des films de diamant hétéroépitaxiés autosupportés de 100μ-m ont été élaborés. La corrélation entre la qualité cristalline du diamant hétéroépitaxié et sa réponse en détection a été menée avec l'équipe dosimétrie du LCD. Des inhomogénéités de la structure cristalline due à la présence de défauts structuraux ont été mises en évidence. Afin d'étudier localement ces échantillons, une campagne de mesure par microfaisceau X a été réalisée sur la ligne Diffabs du Synchrotron Soleil. L'assemblage des différentes connaissances acquises lors de cette thèse a permis de fabriquer et de caractériser un premier détecteur à base de diamant hétéroépitaxié au LCD

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Langerome, Benjamin. "Spectroscopie infrarouge de matériaux supraconducteurs dans des conditions extrêmes de haute pression ou basse température." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS343.

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Abstract:

La supraconductivité est intensément étudiée en physique de la matière condensée pour ses éventuelles applications. En effet, ce phénomène est caractérisé macroscopiquement par des propriétés remarquables, mais pour le moment, son exploitation est limitée par la nécessité de refroidir ces matériaux à des températures cryogéniques. Après la découverte de H₃S, dont la température de transition est de 200 K, un renouveau d’intérêt est apparu pour les matériaux supraconducteurs conventionnels. Pour ce composé, le couplage entre électrons et phonons est à l’origine de l’appariement électronique, une condition nécessaire à la supraconductivité. L’énergie associée à ce couplage se trouve généralement dans la gamme des infrarouges lointains, voire des THz, faisant de la spectroscopie infrarouge un outil idéal pour étudier ce mécanisme. Cette thèse présente les études de deux matériaux supraconducteurs dans des conditions expérimentales extrêmes de pression ou de température, permise grâce à la forte brillance du rayonnement synchrotron. Pour la phase supraconductrice H₃S à des pressions supérieures à 150 GPa, l’environnement en cellule à enclumes de diamant exclut la plupart des techniques pour déterminer la nature du mécanisme mais les études optiques restent adaptées. Les résultats spectroscopiques présentés ici démontrent un fort couplage entre électrons et phonons, qui explique l’origine d’une si haute température de transition. Des mesures complémentaires visant à caractériser NaCl sous pression sont également décrites car ce matériau est couramment utilisé comme transmetteur de pression dans les cellules `a haute pression, notamment pour le supraconducteur H₃S. La deuxième étude rapporte des résultats spectroscopiques dans le THz sur des couches nanométriques de Nb, dont les températures de transition supraconductrice sont de 4,5 K et 6,8 K. Ces mesures confirment que la nature conventionnelle du mécanisme subsiste au sein de ces films minces quasi-bidimensionnels. Pour ce travail, un ensemble instrumental permettant la mesure spectroscopique de matériaux jusqu’à des températures de 200 mK a été entièrement développé autour d’un cryostat à démagnétisation adiabatique
Superconductivity is highly studied in condensed matter physics for its potential applications. Indeed, this phenomenon is macroscopically characterized by remarkable properties, but generally occurs in materials at cryogenic temperature thus limitating their exploitation. Recently, renewed interest has appeared for conventional superconducting materials with the discovery of H₃S, whose transition temperature is at 200 K. For this compound, the coupling between electrons and phonons is at the origin of the electronic pairing, a necessary condition for superconductivity. The associated energy for this coupling belongs to the far infrared range, even THz, making infrared spectroscopy an ideal tool to study the mechanism. This thesis presents the studies of two superconducting materials in extreme experimental conditions of pressure and temperature, allowed by the high brilliance of synchrotron radiation. For the superconducting phase H₃S under pressures superior to 150 GPa, the environment of diamond anvil cell excludes most of the techniques to determine the nature of the mechanism but the optical studies remain adapted. The spectroscopic results presented here demonstrate a strong coupling between electrons and phonons, which explains the origin of such a high transition temperature. Complementary measurements aiming at characterizing NaCl under pressure is also described because this material is often used as a pressure transmitting medium in high pressure cells, in particular for the superconducting H₃S. The second study reports spectroscopic results in the THz on nanometric layers of Nb, whose superconducting transition temperatures are 4,5 K and 6,8 K. These measurements confirm that the conventional nature of the mechanism subsists within these quasi-bidimensional thin films. For this work, an instrumental ensemble allowing the spectroscopic measurements of materials down to 200 mK has been entirely developed based on an adiabatic demagnetization cryostat

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Dissertations / Theses on the topic 'Films minces à haute densité'

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