Academic literature on the topic 'Nano cristalli'

En este trabajo calculamos la dependencia de la sensibilidad de cinco células cancerígenas con el ángulo incidente de la radiación en un cristal fotónico unidimensional. El estudio se realizó para dos tipos de polarización: Transversal Eléctrica (TE) y Transversal Magnética (TM). Las muestras de las células se infiltran mediante biopsia líquida dentro de una nano cavidad que funciona como recipiente, y es revestida por nanocompuestos formados por la mezcla de la sílice con nano partículas de plata de tal forma que rompe la periodicidad del cristal fotónico compuesto por capas de SiO2 y aire. Encontramos picos de resonancia en el espectro de transmisión que caracteriza a cada célula infiltrada, por ende, este mecanismo de detección permite que el cristal fotónico funcione como un biosensor. Mediante el método de la matriz de trasferencia, para la polarización TE se observó un incremento de la sensibilidad al aumentar el ángulo incidente. Sin embargo, en la polarización TM no existieron aumentos significativos. Adicionalmente, se varía el espesor de la nano cavidad y el factor de relleno para obtener una mayor optimización. Los resultados revelan un incremento en la sensibilidad al aumentar el espesor de la nanocavidad, mientras que al aumentar el factor de relleno la sensibilidad decrece.

Beryl crystals are found within stream sediments transecting schists in the northeast of Eskişehir, western Anatolia. This paper studied the Eskişehir beryl crystals with optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM-EDX), infrared spectroscopy (IR) and geochemical analyses. Beryl is accompanied by garnet, glaucophane, quartz, epidote, muscovite and chlorite in the stream sediments. The crystals are euhedral emerald (green gem beryl) and light bluishgreen aquamarine, with ideal sharp IR bands. Wet chemical analysis of Eskişehir beryl yielded 61.28% SiO2, 15.13% Al2O3, 12.34% BeO, 0.18% Cr2O3, 1.49% MgO, 1.69% Na2O, 0.98% Fe2O3, and 0.008% V2O3, resulting in the formula (Al1.75Cr0.01Mg0.22Fe0.08)(Be2.90Si6.00)(Na0.32)O18. Large Ion Lithophile Elements (LILE) (barium, strontium), some transition metals (cobalt, except nickel) and High Field Strength Elements (HFSE) (niobium, zirconium, and yttrium) in stream sediments that are associated with beryl exhibited low content about metamorphic rocks. Beryl formation appears to be controlled by upthrust faults and fractures that juxtaposed them with Cr-bearing ophiolitic units and a regime of metasomatic reactions. Such beryl crystals have also been found in detrital sediments that are derived from the schists. Presencia de berilios relacionados con Cromo en corrientes sedimentarias de Eskisehir, noroeste de Turquía ResumenCristales de berilio fueron encontrados en sedimentos de corrientes que atraviesan en esquistos en el noreste de Eskisehir, al oeste de Anatolia. En este artículo se presentan resultados sobre el estudio de los cristales de berilio de Eskisehir con microscopio electrónico de barrido (SEM-EDX, del inglés Scanning Electron Microscopy), espectroscopia infrarroja y análisis geoquímicos. El berilio estaba acompañado de granate, glaucofana, cuarzo, epidota, moscovita, y clorito en las corrientes sedmientarias. Los cristales son esmeraldas de formas definidas (gema verde de berilio) y aguamarinas color verde celeste, con bandas de espectroscopia infrarroja de buena nitidez. El análisis químico húmedo del berilio de Eskisehir mostró 61.28 % de SiO2, 15.13 % de Al2O3, 12.34 % de BeO, 0.18 % de Cr2O3, 1.49 % de MgO, 1.69 % de Na2O, 0.98 % de Fe2O3, y 0.008% de V2O3, lo que resulta en la formula (Al1.75Cr0.01Mg0.22Fe0.08)(Be2.90Si6.00)(Na0.32)O18. Los elementos litófilos de ion grande (bario, estroncio), algunos metales de transición (cobalto, excepto níquel) y los elementos de gran campo de fuerza (niobio, circonio e itrio) en las corrientes de sedimentos que están con berilio mostraron un bajo contenido sobre las rocas metamórficas. Las formaciones de berilio aparecen controladas por fallas de cabalgamiento y fracturas que se yuxtaponen con las unidades ofiolíticas relacionadas con cromo y un régimen de reacciones metasomáticas. Estos cristales de berilio se han encontrado también en sedimentos detríticos que se derivan de los esquistos.

Introducción: en la búsqueda de nuevos materiales útiles como dosímetros termoluminiscentes (TL) la alúmina (α-Al2O3) ha adquirido gran atención. La α-Al2O3 posee una sensibilidad TL que es perceptible a las concentraciones de impurezas y a las condiciones térmicas del crecimiento de sus cristales, por lo que encontrar nuevas variaciones del material permitirá aumentar su respuesta TL. Objetivo: analizar las curvas de brillo de matrices de alúmina pura sinterizadas bajo diferentes condiciones de calcinación y dopadas con cerio a concentración 0.1 % p/p (Al2O3:Ce), usando la función asimétrica logística, para calcular sus parámetros cinéticos termoluminiscentes y explicar el comportamiento del material. Materiales y métodos: polvo de alúmina bohemita fue utilizado para preparar muestras puras sinterizadas de bajo diferentes condiciones de calcinación (NALO y ALO). El cerio se introdujo mediante impregnación húmeda utilizando nitrato de cerio hexa-hidratado. El análisis estructural de las matrices se realizó mediante Difracción de Rayos X. La lectura TL se realizó en un TLD 4500. Resultados: la deconvolución obtenida en las curvas de brillo para los grupos ALO y NALO evidencia la presencia de tres y cuatro señales TL respectivamente, y de seis señales TL en la muestra Al2O3:Ce. Conclusión: los tratamientos térmicos aplicados introdujeron un cambio sustancial en la curva de brillo del material y en su cinética TL, en términos del número de trampas y de la cantidad inicial de portadores de carga atrapados. La introducción de impurezas de cerio produjo una modificación fundamental en la curva de brillo de las matrices de alúmina.

Introducción: Recientemente, las investigaciones en el campo de la materia condensada se han venido enfocando en el estudio de estructuras fabricadas mediante diferentes técnicas de crecimiento de cristales, en especial de materiales semiconductores y esto ha despertado un gran interés en el estudio teórico y aprovechamiento tecnológico de las importantes propiedades que despliegan los sistemas de partículas confinadas en puntos cuánticos con diferentes morfologías (nano-estructuras semiconductoras cero-dimesionales). Un atractivo especial en el área de los sistemas de baja dimensionalidad es el estudio de las propiedades opto-electrónicas de puntos cuánticos en forma de irregulares. Los Anillos Cuánticos, especialmente, son estructuras que poseen simetría axial y presentan una cavidad semiconductora en la región comprendida entre su radio interno y externo. Debido al confinamiento periódico el comportamiento de los portadores de carga en esta estructura deben tener un carácter diferente en presencia de un campo magnético externo, como sucede con el denominado Efecto Oscilatorio Aharonov-Bohm (AB). Este fenómeno se observa generalmente cuando una partícula cargada confinada en un sistema de baja dimensionalidad está afectada por un campo electromagnético externo. Materiales y Métodos: Se analiza el efecto de la irregularidad morfológica en puntos cuánticos lenticulares y de anillos cuánticos tipo cráter, que se encuentran sometidos a un campo magnético en la dirección de crecimiento, sobre el espectro energético de un electrón confinado en cada uno de ellos. Resultados y discusión: Los defectos estructurales son modelados mediante funciones en coordenadas cilíndricas, las cuales presentan soluciones analíticas para los casos isotrópicos. Posteriormente, los resultados de los estados energéticos del electrón en las estructuras simétricas permiten obtener el comportamiento de la energía para problemas completos y complejos mediante el uso de métodos numéricos, como diagonalización exacta y expansión en series. Conclusiones: Se presentan en este trabajo los niveles energéticos de un electrón en función de intensidad del campo magnético y se reportan comportamientos diferentes para ambos tipos de QDs considerados, principalmente porque en los de tipo cráter se presentan oscilanes AB, característico de anillos cuánticos unidimensionales. En este estudio el surgimiento de oscilaciones AB, en puntos cuántico tipo cráter se debe a la mayor probabilidad de ubicar al electrón en el borde de la estructura, ya que esta zona es la de menor confinamiento cuántico. Introduction: Recently, research in the field of condensed matter have been focusing on the study of structures fabricated by different techniques of crystal growth, especially semiconductor materials this has aroused great interest in the theoretical study and technological performance of the important properties that display particle systems confined in quantum dots with differentmorphologies (semiconductor nanostructures zero - dimensional). A special interest in the field of low - dimensional systems is the study of opto - electronic properties of quantum dots with irregular shapes. Quantum Rings, especially, are semiconductor structures having axial symmetry and have a cavity in the region between the inner and outer radius. Due to the periodic confinement the behavior of charge carriers in such structures should have a different character in the presence of an external magnetic field, as with the so-called Aharonov-Bohm Effect (AB). This phenomenon is usually observed when a charged particle confined in a low dimensional system is affected by an external electromagnetic field. Materials and methods: We analyzes the effect of morphological irregularity of lenticular- like and crater-like quantum dots, and the effect of a magnetic field applied in the growth direction on the energy spectrum of an electron confined in these structures. Results and discussion: Structural defects are modeled by functions in cylindrical coordinates, which presented analytical solutions for the isotropic case. Subsequently, the results of energy states of the electron in symmetrical structures allow obtain the energy to complete and complex problems by using numerical methods, as exact diagonalization and series expansion. Conclusions: We present the energy levels of an electron as a function of magnetic field intensity and shown different behaviors for both types of QDs considered, mainly AB oscillations in crater-like quantum dots, characteristic phenomena of one-dimensional quantum rings. This effect is due to the higher probability of finding the electron in the outer border of the structure, because this region has the lowest quantum confinement.

Abstract PCR bias is a potential confounder for PCR-based NGS-MRD quantitation. A method was published using artificial DNA constructs (gBlocks, IDT Technologies, Coralville, IO) to assess PCR primer bias and correct for it(1). We sought to confirm those findings by assessing PCR bias of the Biomed-2 TRG primer set. 36 synthetic DNA templates of 495bp length gBlocks combining each TRG V (V 2,3,4,5,7,8,9,10,11) & J gene (JG1-01, JG1-02, JP1, JP2) amplified by the Biomed-2 primer set were synthesised containing external MiSeq flow cell adaptor sequence (universal primer (UP)) binding sites, VG and JG sequence and junctional regions. Barcodes inserted internal to the universal primer sites and centrally enabled accurate template identification (fig 1). Individual gBlocks supplied at a nominal concentration of 10ng/uL (30nM) were quantitated by TapeStation (Agilent, Santa Clara, CA) and KAPA (Kapa Biosystems, Wilmington, MA) methodologies and pooled (unadjusted). gBlockswithin the pool were further quantitated by both 6 and 8 cycles of PCR with universal MiSeq adaptor primers. Next the gBlock pool was amplified in triplicate in a 2-stage PCR process: 1) Using Biomed-2 TRG primers that contained partial MiSeq adaptor sequences. The resulting products were purified with Agencourt AMPure XP beads (Beckman Coulter, Jersey City, NJ). 2) These amplicons were further amplified by primers containing indices and full MiSeq adaptor sequences. After purification, amplicons were Qubit (InvitroGen, Carlsbad, CA) and TapeStation analysed for normalisation and to construct the sequencing library, which was KAPA quantitated to ensure ideal cluster density. Bi-directional sequencing was performed using an Illumina MiSeq 500 cycle cartridge and Nano Reagent Kit (Illumina, San Diego, CA). Bioinformatics analysis was performed using the Vidjil platform (Bonsai team, CRIStAL, Lille, France). TapeStation quantitation showed a mean concentration of 3.3ng/uL (10nM) (range 1.1-6.3ug/uL). KAPA quantitation by contrast showed low quantities of all gBlocks (2nM, 0.67ug/uL) with the exception of all VG9 and most VG10 constructs (16nM, 5ug/uL)(fig 2a). Comparison of 6 vs 8 cycles of amplification using universal primers showed good correlation (R2=0.991) confirming that PCR cycle length does not affect the UP amplification (fig 2b), but there was an 8.5-fold variation in gBlock quantitation by UP PCR. There was no correlation between NGS quantitation and with either TapeStation or KAPA quantitation. Family specific V & J gene amplification efficiency for the Biomed-2 primers is shown in fig 3. Amplification efficiencies of V gene primers were <2-fold different with the exception of VY9 and VY10 which were 5-fold more efficient. Amplification efficiency for J gene primers showed <2-fold differences. This study has shown that there are clear PCR efficiency differences between the V primers in the Biomed-2 primer set, with VG9 and 10 being 5x more efficient. This could be adjusted for by reducing the concentrations of the VG9/10 primers. However, the variable results of the 3 methods used to quantitate the artificial templates raises significant questions about the rationale. TapeStation quantitation is not PCR based and produced broadly equivalent (but lower than anticipated) gBlock concentrations for the individual constructs. PCR based KAPA showed very low concentrations in all but the VG9/VG10 templates. It is notable that this exactly parallels the results for the locus specific PCR. The most plausible explanation is that unexpected secondary structure reduces the amplifiability of the templates in PCR reactions. The near 10-fold variation in template concentration as assessed by UP NGS-PCR is concerning, suggesting significant secondary structure effects, though not dissimilar to the 5-fold difference seen in the published method(1). It is impossible to know if the postulated secondary structure effect that we see is replicated in vivo. In that regard it is reassuring that published results of NGS-MRD appear to correlate well with RQ-PCR results. In conclusion, secondary structure issues potentially affect the in vitro method for eliminating PCR bias. Within the EuroClonality consortium, studies at other loci are underway to confirm these preliminary findings, and to design primer sets with minimal risk of PCR bias. 1. Carlson CS, Emerson RO, Sherwood AM et al. Nat Commun. 2013;4:2680. Disclosures Moppett: Jazz Pharmaceuticals: Honoraria.

Abstract Non-specific amplification of background DNA may cause false positive MRD results using conventional Ig/TCR gene rearrangement RQ-PCR; non-amplification control (NAC) samples taken from pooled buffy coat lymphocytes are thus routinely analysed in parallel to test samples. In contrast NGS-based MRD relies solely on DNA sequence specificity to avoid false positives. However at certain alleles gene rearrangement diversity is limited and false positive results remain a risk (the same DNA sequence from normal not leukaemic lymphocytes). We therefore assessed the relevant parameters of Ig/TCR gene rearrangement (5'/3' gene selection, deletion/insertion size) across all loci screened by the Biomed-2 PCR panel, in pooled buffy coat (24 donors), single blood donor cones and patient samples at end of induction (EOI). This subsequently allows us to determine an 'e-score', the probability that a given sequence is generated by chance. This allows investigators to avoid selecting gene rearrangements with poor diversity for MRD analysis in a systematic manner. In a 1st round PCR DNA was amplified with primers covering 6 Ig/TCR loci (IgH, inc. IgH, IgK, TRB, TRD and TRG) containing partial MiSeq adaptor sequences. The resulting amplicons were purified using Agencourt AMPure XP beads (Beckman Coulter, Jersey City, NJ). The amplicons acted as templates in a 2nd round PCR, using primers containing index and full MiSeq adaptor sequences. Samples were purified, then quantitated by Qubit (InvitroGen, Carlsbad, CA) and TapeStation analysis (Agilent, Santa Clara, CA). This data was used to normalise DNA and construct the final sequencing library which was quantified using the Kapa Library Quantification Kit (Kapa Biosystems, Wilmington, MA) to ensure ideal cluster density. PhiX Sequencing Control v3 (Illumina, San Diego, CA) was added to the sequencing library at 8% to ensure early cycle high sequence diversity. Bi-directional sequencing was completed using Illumina MiSeq 500 cycle cartridge and Nano Reagent Kit (Illumina, San Diego, CA). The Vidjil bioinformatic pipeline (Bonsai team, CRIStAL, Lille, France) was used for data analysis. As illustrated in Fig 1 for TRG, 5' and 3' allele selection was found to be biased at all loci. However, the biases were stable across NAC, cone and importantly EOI samples. EOI samples were somewhat more oligoclonal than those of normal individuals (146 vs 212 vs 255 clones/1000 reads for EOI, NAC and cone respectively) leading to slightly greater variance around mean allele usage. Mean 5' and 3' deletion lengths and N insertion size varied both across loci and between alleles of a given gene. The patterns were stable across NAC, cone and EOI samples (fig 2). As the data from NAC samples is representative of background DNA in typical end of induction test samples, an e-score for defining rearrangement probability is therefore calculable (fig 3). Example e-scores for typical rearrangements are: - VH2.5-DH3.22-JH4.02 (-4/7/-7)(-5/9/-6) = 2.03x10-11 DD2-DD3 (-3/5/-3) = 1.06x10-4 TRBV6-2*01-TRBD2*01-TRBJ2-3*01 (-3/7/-4)(-2/10/-5) = 2.05x10-11 VKINT-KDE (-5/6/-1) = 9.94x10-5 IGKV3-20*01 (-3/5/-6) KDE = 4.32x10-6 The worst e-score would be found for rearrangements with poor diversity including IGK-KDE rearrangements (VKInt-KDE 0/0/0 e = 1.7x10-01) and certain TRG rearrangements (V8*01/J1*02 0/0/0 e=1.3x10-03). In contrast the worst e-score for IgH (V3-23*01-D6-13-J4*02(0/0/0)(0/0/-4) is 3.5x10-07. Incorporating a 1 log margin of safety discrimination of specific amplification over background amplification as per Ig/TCR RQ-PCR MRD criteria would mean that an e-score of <1x10-07 is required to confirm a true negative result at 1 in 1,000,000 cells. Thus in practice the vast majority of IgH rearrangements meet those criteria, whilst only a minority of IGK and TRG rearrangements (<10%) would achieve an e-score of 10-05, low enough to be used as a single target for conventional MRD stratification at the commonly used threshold for low risk disease of 10-04). Nevertheless, a multi-loci approach for MRD target identification incorporating loci likely to yield poorer e-scores remains a worthwhile strategy that increases the probability of finding an MRD target in a given patient. In conclusion the e-score provides a standardised methodology for robust target selection that is useful for quality control purposes and one that should be incorporated into clinical NGS-MRD pipelines. Disclosures Moppett: Jazz Pharmaceuticals: Honoraria.

Se encontró, por absorción atómica y escaneado electrónico de barrido concentraciones entre 25,3% y 39,45 % de aluminio, además de sodio, magnesio, calcio y silicio en los lodos de anodizado de aluminio de una industria que opera en Ecuador. Por lo tanto el objetivo del presente trabajo fue investigar a nivel de laboratorio, la posibilidad de utilizar estos residuos como fuente de precursores en la síntesis de zeolitas. Utilizando una solución de hidróxido de sodio en concentraciones 0,5M, 1,0 M, 1,5 M, 2,0 M, 2,5 M y 3,0 M en mezcla con Na2SiO3 hidratado, se ajustó la composición química de 20 g de muestra de lodo a una constante de relación molar SiO2/Al2O3 de 1,24 para todas las pruebas y variando las relaciones molares de Na2O/Al2O3; Na2O/SiO2 y H2O/ Na2O, conforme a la variación de la concentración de la solución de hidróxido de sodio. Se mantuvo constante la temperatura de fusión de precursores, envejecimiento y cristalización de la zeolita a 100°C y tiempo de reacción de 48 horas. Mediante la técnica de difracción de rayos X, se identificó la síntesis de la zeolita Na-P1 GIS , con tres tipos de mineralogía, además las zeolitas ACP-1 y Sodalita Octahidrato. Las imágenes electrónicas muestran un producto con una morfología bien definida. Las mejores condiciones del resultado fueron la concentración 1,5 M de la solución de sosa y relaciones molares 1,24 de SiO2/Al2O3; 0,61 de Na2O/Al2O3; 2,02 de SiO2/Na2O; 15,51, de H2O/ Na2O y 7,68 de H2O/ SiO2. A mayores concentraciones de sosa se obtienen las mismas zeolitas, como lo demuestran los difractogramas de rayos X, pero las imágenes electrónicas de los productos muestran cristales deformados, posiblemente por el exceso de sosa.

O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial de remineralização de lesões iniciais de cárie dentária de um novo dessensibilizante dentinário (Desensibilize NANO P®, DentsCare/FGM, Joinville, Brasil). Foi realizado estudo in vitro com blocos de 4x4x2mm de esmalte bovino e 3x3x2mm de esmalte permanente e decíduo. As amostras foram embutidas individualmente em resina cristal e lixadas e polidas em politriz. Em seguida, foi determinada a dureza de superfície inicial dos blocos em microdurômetro. As lesões iniciais de cárie foram induzidas em 10 blocos de cada substrato em solução desmineralizadora por 16h a 37°C, e novamente a dureza de superfície foi determinada. As amostras receberam 3 ciclos de tratamento com o material dessensibilizante e posteriormente uma nova medição de dureza de superfície. Com a média das durezas iniciais, após desmineralização e após tratamento, foi calculada a porcentagem de recuperação (ganho) de dureza de superfície para cada bloco de esmalte. A maioria dos blocos ganharam dureza após o tratamento com o dessensibilizante. A % GDS apresentou grande variação sendo em média de 136,5% para dentes bovinos, 104,3% para dentes permanentes e 244,2% para dentes decíduos. O dessensibilizante dentinário avaliado possui potencial para favorecer a remineralização dos três tipos de substrato dentário.

Durante il mio dottorato di ricerca ho studiato in modo approfondito I cristalli scintillanti, trovando diversi limiti legati all’emissione di luce, proprietà ottiche e stabilità chimica. Sono stati sviluppati diversi banchi di lavoro specifici per le caratterizzazioni presentate nella tesi e molto lavoro è stato dedicato alla finalizzazione dei programmi di simulazione necessari alla descrizione del sistema scintillatore-photorivelatore. Uno studio della maggior parte degli Approcci classici, sul tema dell’ottimizzazione degli scintillatori, ha portato a confermare come si sia arrivati ad un compromesso tra prestazioni e costi, mentre per migliorare il meccanismo di scintillazione viene proposto cambio di paradigma. Questa tesi di dottorato ha esplorato l’utilizzo di strutture diffrangenti e quantum dots per superare rispettivamenti i limiti legati alla presenza di un angolo critico e alla ricombinazione classica elettrone-lacuna. I cristalli fotonici utilizzati come reticoli di diffrazione depositati sulla superficie di lettura di scintillatori inorganici hanno mostrato risultati promettenti dal punto di vista di risoluzione energetica e temporale. I modi di diffrazione creati dalla nano-strutturazione periodica creano nuovi gradi di libertà per la luce incidente, entro I quali, con l’utilizzo di programmi di simulazione, si possono trovare soluzioni con un guadagno relativo alla configurazione classica. Un miglioramento è stato dimostrato sperimentalmente per scintillatori misurati in diverse configurazioni. Nanocristalli sono stati invece utilizzati per migliorare lo stato dell’arte per quanto riguarda le caratteristiche temporali della rivelazione, portando a tempi di decadimento dell’ordine dei picosecondi. L’utilizzo di quatum dots ha permesso di ottimizzare I processi di ricombinazione in scintillatori semiconduttori, portando all’inibizione di canali non radiativi e ad un incremento dell’emissione di dipolo.
During this Ph.D., state-of-the-art scintillating materials have been intensively studied with several constraints found regarding their light emission, optical properties, and chemical stability. Different characterization benches were developed specifically for the measurements presented in the thesis and extensive work has been dedicated to fine tune the simulations framework that describes scintillators and photo-detectors. Classical approaches were found to be already at a good trade-off between performances and costs while to really boost scintillation detection a shift in paradigm was needed, moving away from classical ray tracing concepts and scintillation mechanism. This Ph.D. work explored the use of diffraction and quantum dots to break the limit of critical angle and classical e-h recombination, respectively. \newline Photonic crystals were used as diffracting layer deposited on the read-out face of inorganic scintillators and showed promising results from the point of view the crystal's time and energy resolution. The additional modes provided by the periodical nano-structuration of the read-out face add several degrees of freedom where simulations could find new optimal solutions. An enhanced extraction of scintillation light was demonstrated in different crystal configurations.\newline Nanocrystals, on the other hand, pushed the state-of-the-art of scintillation timing properties down to the ps scale, bringing innovative ideas for future fast detectors. The use of quantum dots allowed to tune the recombination mechanism of scintillating semiconductors leading to inhibited non-radiative channels and enhance dipole emission from the emitting centers.

Dans ce manuscrit, nous présentons le développement d'un résonateur optimisé pour observer des effets quantiques du couplage entre un resonateur mécanique et le champ electromagnétique via la pression de radiation. Celui-ci doit combiner une réflectivité élevée, une faible masse, ainsi qu'un facteur de qualité mécanique élevé. Le résonateur consiste en une membrane suspendue de quelques centaines de nanomètres d’épaisseur, et de quelques dizaines de microns de côté, présentant une réflectivité importante grâce à l'utilisation de cristaux photoniques. Après une étude détaillée de la physique d'un cristal photonique en incidence normale, nous présentons les résultats expérimentaux, en bon accord avec des simulations optiques, notamment lorsque la membrane est utilisée comme miroir de fond d’une cavité Fabry-Perot. Dans un second point, nous passons en revue les mécanismes d'amortissement mécanique à l’œuvre dans les micro-résonateurs. Nous montrons ensuite comment l'introduction de contraintes peut améliorer leur facteur de qualité. Nous finissons la caractérisation mécanique par l'étude de non-linéarités apparaissant lors des grandes amplitudes de mouvement. Puis nous présentons le montage expérimental permettant l'observation du bruit thermique de ces resonateurs. Celui-ci a également permis d'obtenir des résultats préliminaires sur le refroidissement de leur bruit thermique par friction froide et par effet photothermique. Enfin, nous présentons le développement d’un système de couplage capacitif entre la membrane et un circuit électrique, constituant la première étape de la réalisation d’un transducteur optomécanique entre photons optiques et micro-ondes
The field of optomechanic consists in studying the coupling induce by the radiation pressure between a mechanical resonator and a light field, it has expended over the last fifteen years. In this memoir we present the developpement of a resonator optimised to observe quantum effect of the optomechanical coupling. On the one hand, it has to combine a high reflectivity and a low mass to enhance its coupling with the light field. On the other hand it should exhibit high mechanical quality factor in order to minimize its interaction with the environment. This resonator is a suspended membrane, whose thickness is about hundreds of nanometers, and whose reflectivity is achieved thanks to a photonic crystal. After a study of the photonic crystal physic in normal incidence, we present the experimental results including those in the end mirror of a Fabry-Pérot cavity configuration, which are in good agreement with the optical simulations. In a second point, we list the dissipation mechanisms in micro-resonator. Then we show how the stress introduction in such resonators can improve the quality factor. We finish the mechanical characterisation by studying mechanical non-linearities which appears in the case of large amplitude of motion. Then we present the experimental set-up developed to observe the thermal noise of the resonators. We also obtain some preliminary results about the cooling of the thermal noise using active cooling and photothermal effect. Last we present the development of a capacitive coupling between the membrane and a electrical circuit. This device is the first step toward the realisation of an optomechanical transducer between optical and micro-wave photons

Les interaccions no lineals de segon ordre són, probablement, uns dels processos de l'òptica no lineal més utilitzats i rellevants en quant a les seves aplicacions. Aquestes interaccions només són eficients en materials que presenten una simetria d'inversió i que permeten aconseguir-hi un mecanisme de phase matching. Això succeeix, en general, quan s'utilitzen materials amb un alt grau d'anisotropia, fet que imposa limitacions importants en les seves aplicacions.
Des de fa temps s'utilitzen una gran varietat de cristalls inorgànics, com el LN o el KTP, en dispositius òptics comercials. Tanmateix aquests materials inorgànics tenen alguns inconvenients o limitacions com ara el cost, dificultats en el processat i poca flexibilitat per modificar-los i incorpora'ls-hi d'altres propietats. En aquest sentit les molècules orgàniques poden aportar solucions, però la dificultat d'assolir cristalls orgànics no centrosimètrics prou grans com per assolir eficiències semblants pel que fa als processos no lineals, n'ha limitat la seva aplicabilitat. Donada l'elevada no linealitat que s'obté amb algunes molècules orgàniques, les interaccions no lineals de superfície, són una de les possibilitats per aquest tipus de materials. Si bé l'eficiència d'un procés de superfície no és elevada, quan un és capaç de sumar coherentment els efectes d'un gran nombre de processos superficials, la interacció resultant pot ser eficient.
Els cristalls fotònics són materials nanoestructurats amb la capacitat d'exercir un control ampli sobre la generació i propagació de la llum. Aprofitant els efectes en la propagació de la llum que es donen al llindar de les bandes prohibides, és possible exercir aquest control sobre les interaccions no lineals.
Això, juntament amb el fet de que en un cristall fotònic hi ha un gran nombre de interfícies on dur a terme les interaccions no lineals, fa que sigui de gran interès realitzar un estudi exhaustiu de diferents interaccions paramètriques no lineals que s'hi poden considerar.
En aquesta tesi es presenten estudis experimentals i teòrics sobre diferents interaccions no lineals considerades en el si de cristalls fotònics col·loïdals i d'òpals. En el cas dels cristalls col·loïdals, el treball es centra, majoritàriament, en l'estudi de les interaccions no lineals de segon ordre. Es demostra, que aquests processos que es poden aconseguir en el si d'una estructura centrosimètrica, són de superfície. Pel que fa als òpals, l'interès està centrat en conèixer com els efectes que aquests materials tenen sobre la velocitat de grup, poden aprofitar-se per incrementar l'eficiència de les interaccions no lineals.
Fent ús de tècniques de síntesi en fase sòlida, s'ha pogut enllaçar un gran nombre de molècules no lineals a la superfície de nanoesferes de poliestirè. Aquestes esferes de làtex tenen la capacitat d'autoordenar-se en una xarxa cristal·lina centrosimètrica. Es demostra experimentalment que, gràcies a poder dur a terme una interacció no lineal de superfície en un material amb propietats de cristall fotònic, es poden assolir unes eficiències, 6 ordres de magnitud superiors a les assolides fins ara.
Aquest treball comença amb una introducció, dels aspectes més rellevants dels cristalls fotònics i de l'òptica no lineal de segon ordre. Al capítol II es presenten les interaccions no lineals de segon ordre en cristalls col·loïdals. S'explica com es fabriquen aquestes estructures no lineals i es demostra experimentalment que la generació de segon harmònic en un cristall col·loïdal és un procés de superfície.
Al capítol III de la tesi s'estudien la suma de freqüències contrapropagants i la generació de tercer harmònic en cristalls col·loïdals. Al capítol IV s'estudia, experimentalment, com es poden aprofitar les anomalies que apareixen en la velocitat de grup, quan la llum s'acobla a les bandes altes d'un òpal, per tal d'incrementar la generació de segon harmònic en aquestes estructures. Finalment, es presenten les conclusions del treball.
Second order nonlinear interactions are, among, the most relevant nonlinear interactions between light and matter when one considers their applications. Such interactions are only efficient in noncentrosymmetric materials and materials or material structures that provide a phase matching mechanism. This is the case, for instance, in highly anisotropic crystals. However such anisotropy sets important limitations to the application scope of these materials.
In the last decades, a large variety of inorganic crystals, such as, for instance, LN or KTP, have been used in optics devices. However, these inorganic materials have several drawbacks like their cost, processing difficulties and limitations to their flexibility and capability to hold new properties. Organic molecules may provide some alternatives, but the difficulties in getting a noncentrosymmetric organic crystal, large enough to hold an efficient nonlinear interaction, has restricted their applicability. Because the high nonlinearity of some organic molecules, one may consider surface nonlinear interaction as a good nonlinear mechanism for these molecules.
Although the efficiency of surface interaction is low, when many of this surfaces interactions are coherently added, the whole process can be efficient.
Photonic crystals have the capability of controlling the propagation and generation of light. Such control is larger in the neighbourhood of a forbidden band. In fact, at the edge of the band it is possible to control the nonlinear interactions. The high number of interfaces present in the photonic crystal structure, where a quadratic nonlinear interaction may occur, and the band edge effects, make it interesting to focus our study into some of such second order nonlinear interaction.
In this thesis, we present experimental and theoretical results related to different second order nonlinear interactions in the framework of nonlinear colloidal photonic crystals, and nonlinear opals. For the colloidal crystals we mostly consider second order nonlinear processes, and the surface origin of these interactions is demonstrated. In the case of opals we focus our work on the effects that the group velocity anomalies present in the high bands of the photonic crystals, and show how we can take advantage of them for a nonlinear interaction enhancement.
Using solid face methods, we have been able to covalently link a large amount of nonlinear organic molecules to the surfaces of polystyrene nanospheres. These latex spheres have the capability to self organise in a centrosymmetric lattice. We experimentally demonstrate that, given the photonic crystal properties of this material and the possibility of holding surface nonlinear interactions in the interfaces of the nanospheres, efficiencies up to 6 orders of magnitude larger than the ones obtained in the past, can be achieved.
An introduction to relevant aspects of photonic crystals and nonlinear optics can be found in chapter I. In chapter II second order nonlinear interactions in photonic crystals are described.
We explain how to fabricate these colloidal nonlinear crystals, and then experimentally demonstrate that second harmonic generation in the framework of colloidal photonic crystals is a surface phenomenon. In chapter III, counter-propagating sum frequency generation and third harmonic generation are discussed. In chapter IV, we experimentally demonstrate that, using an opal made of nonlinear polystyrene spheres, the enhancement of second harmonic generation is possible if one takes advantage of the group velocity anomalies presents on the edges of flat bands that are opened at higher frequencies. The main conclusions of the work are summarized in the last chapter.

Cette thèse porte sur l’élaboration et la caractérisation de nanostructures luminescentes dopées avec des terres rares qui peuvent être utilisées pour détecter la présence de gaz tels que le monoxyde d’azote. Le silicium cristallin est choisi comme substrat car il est le semi-conducteur de référence en microélectronique. Il est cependant un mauvais émetteur de lumière en raison de sa bande interdite indirecte. Obtenir des propriétés optiques à partir de ce matériau, notamment d’émission, est un challenge et un enjeu très important pour l’industrie de l’optoélectronique et pour les télécommunications optiques. Le confinement quantique de porteurs de charge dans des nanostructures de silicium a permis d’obtenir une émission radiative à température ambiante. Une alternative pour obtenir une émission optique exploitable est de coupler ce matériau avec des ions émetteurs de lumière. Dans ce travail, des complexes contenant des ions de terres rares ont été greffés sur la surface du silicium. Ces derniers sont très intéressants en optique car ils présentent des raies d’émission intenses à des longueurs d’ondes qui ne sont que peu modifiées par leur environnement. Afin d’élaborer ces matériaux hybrides inorganiques/organiques, différentes étapes ont été développées et optimisées au cours de ce travail. Pour fixer les ions à la surface du silicium, il est tout d’abord nécessaire d’oxyder celle-ci de manière à ce qu’elle présente des groupements réactifs. Une deuxième étape consiste à ajouter un aminosilane, l’APTES, qui permet le lien entre le complexe et la surface de silice. La fonction silane permet le greffage à la silice et le film formé présente des fonctions amines libres (-NH2) qui peuvent réagir avec une fonction acide carboxylique. Il est ensuite nécessaire "d’emprisonner" les ions de lanthanides dans un ligand, le DOTAGA. Celui-ci présente 4 fonctions acides carboxyliques pouvant complexer l’ion de terre rare. Une 5ème fonction acide carboxylique reste libre et peut interagir avec une fonction amine, ce qui permet une fixation covalente du complexe. Les complexes de lanthanides (Tb, Eu, Ce, Yb et Nd) ainsi formés sont luminescents. Il est montré qu’une fois greffés sur le silicium plan, les complexes à base de Tb, Eu et Ce présentent une émission radiative importante alors que ceux à base d’Yb et de Nd sont peu luminescents. Des résultats similaires sont obtenus sur silicium poreux. Enfin, l’effet de l’environnement sur les échantillons synthétisés est étudié afin de montrer qu’ils sont des candidats intéressants pour détecter rapidement et réversiblement de faibles quantités de NO, qui est un gaz toxique, incolore et inodore
This thesis is about the synthesis and characterization of luminescent nanostructures doped with rare earth ions that can be used as sensor for gases such as nitrogen monoxide (NO). Crystalline silicon, which is used as a substrate here, is a poor light emitter because of its indirect gap. It is challenging for the microelectronic and optical telecommunications industries to obtain optical properties, including emission, from this material. Thanks to quantum confinement in silicon nanostructures, a radiative emission can be obtained at room temperature. A possible way to enhance these properties is to modify the surface in such a way that it becomes optically active. In this work, complexes containing luminescent elements as lanthanides were grafted on the silicon surface. These elements are very interesting for optical applications because the wavelength of their emission peaks is almost independent of the environment and an emission from the blue to the near infrared can be obtained, depending on the rare earth. To produce inorganic/organic hybrid materials, different steps were developed and optimized during this work. So as to attach the rare-earth based complexes to the silicon surface, that surface is oxidized in order to generate reactive groups like silanols. A second required step is the functionalization of the surface by an aminosilane (APTES) which enables to link the silica surface and the complexes. To fix the optically active ions, it is necessary to complex the lanthanide ions with a ligand (DOTAGA) that can react with the ammine group to create a covalent bound of the complex. In this work, it is shown that the synthesized lanthanide complexes (Tb, Eu, Ce, Yb and Nd) are optically active and that after grafting on the silicon surface, Tb, Eu and Ce based complexes have a strong luminescence while Yb and Nd based complexes are weakly active. The same type of results are obtained when the complexes are grafted on porous silicon. Moreover, the effect of the environment, in particular a nitrogen oxide one, is studied on these samples in order to check whether they can be used as NO sensors

La présente thèse vise à augmenter la performance de revêtements UV-aqueux pour le bois, en utilisant la ressource forestière. Dans ce but, nous pensons remplacer les nanoparticules étudiées précédemment par de la cellulose nanocristalline (CNC), un produit canadien et québécois, issu de la forêt. Il existe plusieurs cas dans la littérature de composites de nanocellulose-thermoplastique, mais il y a peu d'études sur les revêtements renforcés par des CNC. L'un des aspects clés de la technologie des nanocomposites reste la dispersion des nanoparticules dans la matrice. Pour quantifier la qualité de la dispersion, des méthodes efficaces de caractérisation sont nécessaires. Dans cette thèse, deux nouvelles méthodes de caractérisation basées sur la microscopie à force atomique et la rétrodiffusion de la lumière laser (He-Ne 632,8 nm) sont appliquées pour caractériser ces revêtements nanocomposites. Une forte corrélation entre la nano-rugosité de surface du revêtement et la distribution angulaire de la lumière du laser rétrodiffusée a été constatée. L'objectif général de cette recherche est de développer des revêtements UV-aqueux renforcées par les nanoparticules pour les applications sur le bois, et d'étudier l'effet, principalement sur les propriétés d'usure, des revêtements composites. Les CNC ont été mélangées à la formulation de revêtements dans le but d'améliorer les propriétés mécaniques des revêtements secs. Les formulations de revêtements ont été pulvérisées sur des planches d'érable à sucre, qui ont été ensuite placées dans un four pour évaporer l'eau et cuire le revêtement par rayonnement UV. Les CNC ont été modifiées soit par les bromures d'ammonium quaternaire alkylés ou le chlorure d'acryloyle. Les propriétés mécaniques (résistances à l’abrasion et égratignure, la dureté et l’adhérence) ont été analysées et comparées à celles des vernis de référence sans nanoparticules. L'ajout de la CNC modifiée dans les revêtements UV-aqueux a entraîné une augmentation de 30-40% de la résistance à l'usure (abrasion et égratignure), sans perte d'apparence. Ces revêtements sur substrat de bois, avec et CNC ajoutée, ont été soumis à un vieillissement accéléré pendant 1200 h. Les résultats montrent que l’ajout de CNC dans les revêtements non seulement augmente les propriétés mécaniques, mais augmente également la stabilité de la couleur des bois ainsi peints.
This thesis is aimed to increase the performance of UV - waterborne coatings for wood, using the forest resources. For this purpose, we believe replacing nanoparticles studied previously by the cellulose nanocrystals (CNC), a Canadian and Quebec product from the forest. There are several instances in the literature of nanocellulose-thermoplastic composites, but there are few studies on coatings reinforced by CNC. One of the key aspects in the technology of nanocomposites remains the dispersion of the nanoparticles within the matrix. To quantify the dispersion, efficient methods of characterization are needed. In this thesis two new characterization methods based on atomic force microscopy and back scattering of laser light (He-Ne 632.8 nm) are applied to characterize such nanocomposite coatings. A strong correlation between surface nano-roughness of coatings and angular distribution of backscattered laser light was found. The overall objective of the research is to develop nanoparticles reinforced UV-water-based coatings for wood applications, and to study the effect mainly on wear properties of the final composite coatings. CNC were mixed to the coating formulation in order to improve the mechanical properties of the coatings. The coating formulations were sprayed on sugar maple boards, which were then placed in an oven to evaporate the water to finally be UV-cured. CNC was modified by either alkyl quaternary ammonium bromides or acryloyl chloride. The mechanical properties (abrasion and scratch resistances, hardness and adhesion) were analyzed and compared to the reference varnish without nanoparticles. The modified CNC addition in UV-water-based coatings results in a ca 30 - 40% increase in wear resistance (abrasion and scratch), without any loss of appearance. These coatings on wood substrate, with and without added CNC, were submitted to accelerated weathering during 1200 h. The results show that the addition of CNC to coatings not only increases mechanical properties but also increases color stability of coated wood.

Le saphir synthétique incolore, d'une grande dureté, est notamment utilisé pour la production de glaces de montres in-rayables. La société RSA le Rubis, fournisseur de plusieurs horlogers suisses, souhaite améliorer sa connaissance du comportement mécanique des cristaux, pour limiter le risque de rupture sur le produit fini. Pour cela, il est nécessaire d'approfondir le lien entre la résistance à la rupture des saphirs, leurs conditions d'élaboration et leurs qualités cristallines.Cette étude porte sur deux procédés de fabrication, Verneuil et EFG (Edge-defined Fed-film Growth), majoritairement utilisés pour la production des cristaux pour glaces de montres. Plusieurs conditions de croissance sont étudiées au sein de chacun, telles que la dimension des cristaux, leur positionnement dans le four, ou encore le vieillissement de certains éléments.Les deux dispositifs de flexion imaginés et conçus pour étudier la rupture (la flexion quatre points, et la flexion bille sur trois billes), ont permis de révéler entre autres une meilleure résistance à la rupture des cristaux Verneuil par rapport à ceux obtenus par la méthode EFG. Des essais de nano-indentation ont également permis d'étudier le début de la plasticité dans les cristaux à travers une analyse des pop-ins.Afin de comprendre ces différences de comportements, des caractérisations structurales des cristaux ont été menées à l'ESRF (European Synchrotron Radiation Facility), en topographie en lumière blanche, et en Rocking Curve Imaging.Ainsi, il apparaît que la densité de dislocations cent fois plus élevée dans les cristaux Verneuil permet à ces cristaux d'accommoder une plus grande contrainte avant de rompre. Cette forte densité de dislocations est liée aux gradients de température dont les variations sont plus importantes dans les fours de cristallisation Verneuil
Synthetic sapphire is known for its high strength. Indeed, only diamond is susceptible to scratch it. Therefore, colourless sapphires are used as scratch-resistant Swiss watch glasses. In order to minimize shard appearance on watches, RSA Le Rubis, French sapphire manufacturer, wishes to improve its product mechanical property knowledge. How fracture strength fluctuates according to elaboration conditions, and the part of structural defects in this.Clockmaking sapphires are mainly grown at R.S.A. by historical Verneuil process or Edge-defined Fed-film Growth (EFG). Several growth conditions are studied in both processes, such as crystals size and position in the oven, or component ageing.Further, two flexural tests have been designed and massively performed : four point bending and ball on three balls test. Both show a higher flexural strength for Verneuil crystals compared to EFG ones. Transition between elastic and plastic deformation was also studied through nano-indentation pop-in analysis.X-ray characterisations at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) helped mechanical results understanding by revealing structural defects in crystals. White beam topography and Rocking Curve Imaging were used, as they are complementary.It appears that Verneuil crystals high flexural strength is due to higher dislocation densities, about one hundredth more than in EFG crystals. Dislocation formation results from temperature gradient variation during growth. Higher fluctuation in Verneuil process lead to higher dislocations density

Nous présentons dans ce mémoire, différentes études sur la structuration de la phase cristal liquide par un réseau polymère : l'impact de la stabilisation des phases smectiques ferroélectriques, antiferroélectriques et orthoconiques par un réseau polymère dans le but de mettre au point des obturateurs rapides, ainsi qu'une étude sur la dispersion de la phase nématique dans une matrice polymère pour un laser (VCSEL) accordable en longueur d'onde. Les cristaux liquides ferroélectriques possèdent des propriétés électro-optiques extrêmement intéressantes, notamment en ce qui concernent les temps de réponse, mais ils présentent également des défauts de structure très pénalisants. Nous avons donc décidé de stabiliser cette phase par un réseau polymère et d'étudier l'influence de ce dernier sur les propriétés structurelles et électro-optiques (contraste, angle de tilt, temps de réponse etc. . . ) de la phase d'origine. Cette étude détaillée a permis de mettre en évidence les nombreux avantages de cette structure, tels que l'amélioration de la texture, du niveau d'extinction et de la robustesse tout en préservant, en grande partie, les propriétés de la phase smectique. Dans le même temps, une étude similaire a été réalisée sur la phase antiferroélectrique orthoconique. Ces études ont permis de développer des obturateurs rapides pour masque de soudure à arcs pulsés. Cette application particulièrement innovante a également nécessité de nouveaux développements afin de respecter les différentes normes industrielles, et cela a permis la réalisation d'un premier prototype à base de PSFLC. Parallèlement nous nous sommes intéressés à la réalisation d'un VCSEL accordable à base de nano-PDLC. Le nano-PDLC permet d'obtenir une variation isotrope de l'indice de réfraction sous l'action d'un champ électrique. Les mesures effectuées par pompage optique ont conduit à une accordabilité de 10 nm pour une tension de 170V et à un temps de commutation sur la gamme spectrale de 30 µs
The aim of this thesis is the study of the liquid crystal phase structured by a polymer network. First, we study the impact of the polymer network on the stabilization of the ferroelectric and antiferroelectric smectic phases in order to develop fast shutters. Then, we adress nematic phase dispersion in a polymer matrix to produce a wavelength tunable vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). The ferroelectric liquid crystals have very relevant electro-optic properties, especially the fast response times, but they also generate very penalizing structure defects. We therefore decided to stabilize this phase with a polymer network and to study the network's influence on the structural and electro-optic properties (contrast, tilt angle, response times etc. . ) of the original phase. This detailed study underlined the multiple assets of this structure such as the improvement of the texture, the extinction ratio and the robustness without significantly modifying the smectic phase properties. In the same time, a similar study was realized with orthoconic antiferroelectric liquid crystals. This study led to the development of fast shutters for welding masks and guarantee a good protection against pulsed welding arc. This extremely innovative application needed new developments in order to satisfy the different industrial standards and led to the realization of a first prototype with PSFLC

Une étude détaillée des propriétés optiques, électro-optiques, thermophysiques et morphologiques des matériaux composites de polymères et cristaux liquides de type PDLC (polymer dispersed liquide crystals) a été effectuée. Ces matériaux ont été formés par des processus de séparation de phases induite par polymérisation : un mélange homogène comportant le cristal liquide E7, un monomère et un photoamorceur a été exposé au rayonnement de la lumière visible ou ultraviolette. Les matériaux PDLC dont la taille des domaines de cristal liquide se trouve dans la gamme des longueurs d'ondes du visible ont été élaborés et étudiés en utilisant le tripropylèneglycoldiacrylate comme monomère. Ces systèmes ont une fonctionnalité électro-optique très spéciale puisqu'ils peuvent commuter d'un état initial opaque à un état transparent sous l'effet d'un champ électrique. Des systèmes nano-PDLC dont les dimensions des domaines de cristal liquide sont inférueures à la longueur d'onde du visible ont été également préparés et étudiés pour un monomère à base d'un composé thiol-ène. L'analyse de la cinétique de la polymérisation/réticulation des mélanges monomère/cristal liquide/photoamorceur à l'aide de la spectroscopie infrarouge a montré en général un taux de conversion élevé du monomère. L'influence de la composition, la source et la dose du rayonnement ont été étudiées à l'aide de plusieurs techniques expérimentales et en particulier par spectroscopie UV-visible, calorimétrie différentielle, miccroscopie optique à lumière polarisée et microscopie électronique à balayage.

Depuis une vingtaine d’années, l’industrie de la microélectronique et en particulier le marché des mémoires non-volatiles connaît une évolution considérable, en termes d’augmentation de la capacité d’intégration et de diminution du prix de revient. Ceci a permis au grand public d’accéder aux produits électroniques (téléphones portables, baladeurs MP3, clés USB, appareils photos numériques…) qui connaissent actuellement un énorme succès. Cependant, la miniaturisation des mémoires Flash risque de rencontrer des limitations. C’est pourquoi les industriels et les laboratoires recherchent actuellement de nouvelles voies qui permettraient de prolonger la durée de vie de ces dispositifs. Dans ce contexte, l’objectif premier de cette thèse est l’étude expérimentale et théorique des mémoires non-volatiles à nanocristaux de silicium. Nous avons montré les différentes possibilités d’intégration des nanocristaux de silicium à partir d’un procédé de fabrication standard. Un démonstrateur Flash NOR 32 Mb à nanocristaux de silicium a été réalisé à partir d’un produit ATMEL. Nous nous sommes ensuite intéressés à la caractérisation électrique des cellules et matrices mémoires. Une étude exhaustive de l’influence des conditions de programmation ainsi que des paramètres technologiques sur les performances électriques a été menée. La modélisation de l’effacement Fowler-Nordheim et du « gate disturb » a permis de comprendre l’influence de certains de ces paramètres. Concernant l’écriture par porteurs chauds, nous avons étudié l’influence des conditions d’écriture sur la localisation de la charge à l’aide de simulations TCAD et d’un modèle analytique couplé à des mesures expérimentales
Over the last 20 years, the industry of microelectronics and particularly the non-volatile memory market has known a considerable growth, in terms of integration capacity increasing and cost reduction. Consumers have been able to access to electronic products (mobile phones, MP3 players, flash drives, digital cameras…) which are currently very successful. However, scaling of standard Flash memories will face in a near future several limitations. Consequently, new paths are investigated in order to push the scaling limits of these devices. Within this context, the main purpose of this PhD is the experimental and theoretical study of non-volatile silicon nanocrystal memories. First, several options of silicon nanocrystal integration using a standard process have been shown. A 32Mb NOR silicon nanocrystal Flash memory demonstrator has been fabricated from an ATMEL product. Then, electrical characterization of memory cells and arrays has been performed. An exhaustive study of the influence of programming conditions and technological parameters has been carried out. The influence of some parameters has been understood through modeling of Fowler-Nordheim erasing and gate disturb. Finally, the localization of the trapped charges in silicon nanocrystal devices written by Hot Electron injection has been investigated through TCAD simulations and an exhaustive set of experimental data explained by an analytical model

Aujourd'hui, la loi de Moore est affectée par les limitations physiques rencontrées dans les technologies avancées entrainant ainsi leur complexification. Par conséquent, il devient nécessaire de développer de nouveaux procédés, comme illustré dans le cas de l'épitaxie. Parce que les procédés CVD sont devenus très performants, ils offrent des solutions technologiques qui permettent de maintenir la miniaturisation des composants grâce à leur intégration décisive dans ces technologies. L'objectif de cette thèse est donc de répondre à cette demande de nouveaux procédés grâce à l'étude de l'élaboration de nano-objets Si et SiGe réalisés par RT-CVD. Lors de l'étude des dépôts non sélectifs, nous avons observé que les caractéristiques des films dépendent de l'orientation cristalline et mis en évidence la différence de comportement entre le Si et le SiGe à haute température. Ensuite, nos études sur les dépôts sélectifs ont démontré qu'il est possible de s'affranchir des « effets de charge », phénomène contraignant dans l'industrie. Lors de ces études, nous avons pu établir un modèle de prédiction du facettage permettant d'optimiser le choix du procédé. Nous discutons ensuite de la gravure sèche du silicium par HCl et de son association avec nos dépôts par épitaxie. Nous avons alors constaté l'absence de facettage dans tout procédé CVD réalisé sur des motifs <100>.Enfin, nous avons caractérisé l'effet de recuits sur des objets Si et SiGe de géométrie et de taille différentes. Le recuit a comme conséquence le lissage du profil des structures conduisant à des formes plus proches de l'équilibre. Cette évolution morphologique s'effectue par diffusion surfacique et est d'autant plus importante et rapide que la dimension caractéristique des objets diminue. L'ensemble de ces études morphologiques et cinétiques nous a alors permis d'intégrer efficacement une étape d'épitaxie dans la fabrication d'un dispositif avancé représenté par le transistor FinFET.