Dissertations / Theses: 'Spectroscopie du bruit de spin'

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Abbas, Chahine. "Optical spectroscopy of indirect excitons and electron spins in semiconductor nanostructures." Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTS049.

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Abstract:

Ce travail porte sur l’étude optique de la dynamique de spin de deux systèmes: un gaz d’électrons dans des couches minces de CdTe d’une part et des excitons indirects dans un double puits quantique asymétrique en GaAs d’autre part. Des mesures de photoluminescence résolue en temps et en polarisation, et des mesures de spectroscopie pompe-sonde ont permis la détermination des temps de vie et des temps de relaxation de spin des excitons indirects. Le comportement général de la structure a été décrit, les contraintes techniques ont été mise en évidence et les meilleures conditions expérimentales ont été identifiées. En photoluminescence, nous avons mesuré des temps de vie de l’ordre de la quinzaine de ns et des temps de relaxation de spin de 5 ns dans le meilleur cas. L’utilisation d’un setup de spectroscopie pompe-sonde permettant d’étudier des délais très longs a démontré que des temps plus longs encore peuvent être atteints en séparant d’avantage deux impulsions lasers successives.Pour les électrons dans CdTe nous avons utilisé une autre méthode optique: la spectroscopie de bruit de spin qui s’est récemment imposée comme un outil de choix pour étudier la dynamique de spin dans les semi-conducteurs. Son principe consiste à sonder la dynamique d’un système de spins à travers ses fluctuations spontanées. Pour ce faire, ces fluctuations sont encodées dans le plan de polarisation d’un laser hors résonnant par l’intermédiaire de la rotation Faraday.Alors que les réalisations concrètes de cette technique se limitaient jusqu’à présent aux corrélations temporelles, nous proposons ici la première implémentation permettant d’accéder également aux corrélations spatiales du systèmes de spin. Cet accès à la dynamique spatiale est autorisé par une sélectivité en vecteur d’onde de la lumière diffusée venant de l’échantillon et nous offre l’opportunité de mesurer simultanément le temps de relaxation de spin et le coefficient de diffusion de spin. Ayant ainsi une vision complète de la dynamique de spin dans CdTe, nous avons pu confronter la physique du spin bien connue dans GaAs à nos observations dans CdTe. Contre toutes attentes, il semblerait que nos connaissances de GaAs ne soient pas directement transposables à CdTe
This work provides an optical study of spin dynamics in two different systems: electrons gas in n-doped CdTe thin layers, and indirect excitons in asymmetric GaAs coupled quantum wells. Time and polar resolved photoluminescence and pump-probe spectroscopy allowed the determination of both the lifetime and the relaxation time of indirect excitons.The global behaviour of the dedicated biased sample has been described, major technical constraints have been pointed out and optimal working conditions have been identified. In photoluminescence, we obtained a lifetime of 15 ns and a spin relaxation time of 5 ns. Pump-probe spectroscopy with an exceptional delay range shown that longer characteristic times could be obtained increasing the delay between two laser pulses.An other optical method has been used to study electrons in CdTe thin layers. Spin noise spectroscopy has recently emerged as an ideal tool to study dynamics of spin systems through their spontaneous fluctuations which are encoded in the polarisation state of a laser beam by means of Faraday rotation. Common spin noise setups provide only temporal fluctuations, spatial information being lost averaging the signal on the laser spot. Here, we demonstrate the first implementation of a spin noise setup providing both spatial and temporal spin correlations thanks to a wave vector selectivity of the scattered light. This gave us the opportunity to measure both the spin relaxation time and the spin diffusion coefficient. This complete vision of the spin dynamics in CdTe has been compared to our understanding of spin physics in GaAs. Against all odds, this knowledge seems not to be directly transposable from GaAs to CdTe

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Gundín, Martínez Manuel. "Spin Noise Spectroscopy of single spins using single detected photons." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASP054.

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Abstract:

Les émetteurs quantiques capables de fonctionner à haute-fidélité et à haut débit sont la pierre angulaire des technologies quantiques photoniques, qui exigent une précision croissante dans la manipulation de qubits uniques. Les émetteurs capables d'héberger un spin sont particulièrement intéressants pour les réseaux de communication quantique et l'informatique quantique, car ils exploitent la ressource clé que constitue l'intrication spin-photon. Dans ce contexte, les boîtes quantiques (BQ) semiconductrices auto-assemblées sont devenues des candidats prometteurs pour les interfaces spin-photon en raison de leurs propriétés optiques exceptionnelles. Néanmoins, les temps de cohérence courts du spin limitent fortement le potentiel de cette plateforme. De meilleures stratégies pour atténuer les fluctuations de l'environnement et découpler le spin de celles-ci sont nécessaires pour améliorer ses performances. À cet égard, la spectroscopie du bruit de spin (SNS) est devenue une technique clé pour obtenir des informations sur l'environnement du spin dans les systèmes atomiques et à l'état solide via la mesure de signaux polarimétriques tels que la rotation de la polarisation de Faraday. Cependant, le faible signal d'un seul spin a limité la plupart des applications de la SNS aux ensembles de spins. Dans ce manuscrit, nous présentons une nouvelle technique SNS basée sur la mesure de spins uniques via la détection de photons uniques. Nous démontrons des mesures de bruit de spin dans le régime ultrarapide au-dessus du niveau des 10 GHz, dépassant les limites traditionnelles de bande passante avec une sensibilité sans précédent.Notre approche repose sur l'interaction spin-photon renforcée par la cavité, augmentant de plusieurs ordres de grandeur les signaux polarimétriques à partir d'un seul spin. Des rotations de polarisation, dépendantes du spin, des photons réfléchis par l'interface sont observées jusqu'à π, ce qui permet de cartographier les fluctuations de spin en fluctuations de polarisation et de détecter optiquement les mécanismes de bruit de spin. De manière cruciale, le signal SNS correspond aux photons uniques. Par conséquent, les corrélations peuvent être directement calculées entre les événements de détection de photons uniques, plutôt qu'extraites des mesures d'intensité moyenne, ce qui améliore considérablement la largeur de bande de détection. En fin de compte, la résolution temporelle n'est limitée que par la gigue temporelle des détecteurs de photons uniques.Dans ce manuscrit, nous présentons cette nouvelle approche SNS pour l'étude des mécanismes de bruit des spins d'électrons et de trous dans une BQ. Nous mesurons des signaux allant de quelques MHz à des dizaines de GHz corrélant des événements de détection de photons uniques. Parallèlement, nous développons les outils théoriques permettant d'identifier et de caractériser les principaux mécanismes de décohérence des spins dans ce système. Les fonctions de corrélation mesurées sont comparées à des simulations qui calculent la matrice de densité du système conditionnelle à la détection d'un photon. Les signaux SNS correspondent bien au modèle numérique, décrivant une dynamique de spin non triviale qui ne peut être reproduite par des ajustements phénoménologiques lorentziens des spectres de bruit de spin. En fin de compte, cette technique vise à sonder les mécanismes de bruit des systèmes de spin, non limités aux BQs, afin de développer des stratégies d'atténuation plus efficaces et des séquences de découplage qui améliorent leurs performances. Ce travail est également le point de départ d'études fondamentales portant sur la rétroaction quantique induite sur des spins uniques par la détection de photons
Quantum emitters capable of high-fidelity and high-rate operation are the cornerstone of photonic quantum technologies, which require increasing precision in the manipulation of single qubits. Emitters that can host a spin are particularly interesting for quantum communication networks and quantum computation, as they exploit the key resource of spin-photon entanglement. In this context, self-assembled semiconductor quantum dots (QDs) have become promising candidates for spin-photon interfaces due to their exceptional optical properties. Nevertheless, short spin coherence times strongly limit the potential of this platform. Better strategies to mitigate the environmental fluctuations and decouple the spin from them are required to improve its performance. In this regard, Spin Noise Spectroscopy (SNS) has become a key technique to obtain information from spin environments in atomic and solid-state systems via the measurement of polarimetric signals such as Faraday polarization rotation. However, the low signal imprinted by a single spin has limited most SNS implementations to spin ensembles. In this manuscript, we introduce a novel SNS technique based on the measurement of single spins via the detection of single photons. We demonstrate spin noise measurements in the ultrafast regime above the 10 GHz level, breaching traditional bandwidth limitations with unprecedented sensitivity. Our approach relies on the cavity-enhanced spin-photon interaction, increasing several orders of magnitude polarimetric signals from a single spin. Spin-dependent polarization rotations of the photons reflected from the interface of up to π are observed, allowing for the mapping of spin fluctuations into polarization fluctuations and the efficient optical detection of spin noise mechanisms. Crucially, the SNS signal is mapped into single photons. As a result, correlations can be directly calculated between single photon detection events, rather than extracted from averaged intensity measurements, dramatically improving the detection bandwidth. Ultimately, the temporal resolution is only limited by the temporal jitter of single-photon detectors. In this manuscript, we introduce this novel SNS approach for the study of noise mechanisms of electron and hole spins in a QD. We measure signals ranging from a few MHz to tens of GHz correlating single-photon detection events. In parallel, we develop the theoretical tools to identify and characterize the main spin decoherence mechanisms in this system. The measured correlation functions are compared with simulations that compute the density matrix of the system conditional to the detection of a photon. The SNS signals are found to fit well with the numerical model, describing non-trivial spin dynamics that cannot be reproduced by phenomenological Lorentzian fits of the spin noise spectra. Ultimately, this technique is aimed at probing the noise mechanisms of spin systems, not limited to QDs, to develop more efficient mitigation strategies and decoupling sequences that improve their performance. This work is also the starting point for fundamental studies quantitatively addressing the quantum back-action induced on single spins by photon detection

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Neveu, Pascal. "Propagation de lumière dans l'hélium métastable : stockage, amplification, fluctuations et bruit quantique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLN044/document.

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Abstract:

Un état quantique de lumière est caractérisé par la statistique de son nombre de photons. Lorsque qu'un champ électromagnétique se propage dans un milieu, ses statistiques peuvent être modifiées, notamment en présence de phénomènes cohérents. Cette thèse s'intéresse expérimentalement et théoriquement à la propagation d'états quantiques de lumière dans une vapeur d'hélium métastable à température ambiante. Dans un premier temps, on étudie la propagation de lumière en présence d'oscillations cohérentes de populations ultrafines et montre qu'elles permettent de stocker efficacement une quadrature spécifique d'un champ lumineux. Néanmoins, ce protocole ne permet pas de stocker les deux quadratures d'un mode du champ électromagnétique, et les conditions de propagation dans le milieu dégradent leurs propriétés statistiques, empêchant son utilisation pour des applications quantiques. Ce travail montre ensuite qu'il est possible de générer des états comprimés à deux modes dans ce même système, par mélange à 4 ondes. Les états fortement comprimés (9 dB) peuvent être générés en exploitant les fortes non-linéarités induites par piégeage cohérent de population via une transition optique, ainsi que par la proximité d'une autre transition optique voisine. Enfin, une dernière partie s'intéresse au transfert de bruit par effet Faraday entre les fluctuations de spin atomique du milieu et les fluctuations de polarisation d'un champ lumineux. L'étude de ces fluctuations par spectroscopie de bruit de spin a mis en évidence des comportements originaux qui pourraient par la suite être utilisés dans d'autres milieux
A quantum state of light is characterized by its statistics of number of photons. These statistics can change in the presence of coherent phenomena. This PhD focuses both experimentally and theoretically on the propagation of quantum states within a room temperature vapor of metastable helium. First, we show that ultranarrow coherent population oscillations allow to efficiently store a specific quadrature of a light wave. Nevertheless, this protocol cannot be use to store the two quadratures of a light field. Indeed, the propagation conditions deteriorates its statistical properties, forbidding its use for quantum application. Secondly, we show that it is possible to generate twomode squeezed states of light in that system. High amplification can be achieved (9 dB), exploiting the strong nonlinearities enabled by coherent population trapping of a transition, and because of the energy level structure. Finally, we study atomic spin noise transfer to light polarization noise via Faraday effect. These fluctuations, probed by spin noise spectroscopy, show original behaviors that may be useful in another systems

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Liu, Shikang. "Spin noise spectroscopy in metatable helium." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPASP051.

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Abstract:

Cette thèse porte principalement sur la spectroscopie de bruit de spin de l'hélium métastable.Nous rapportons pour la première fois dans cette thèse la mesure du bruit de spin spontané d'un ensemble d'atomes d'hélium métastable en utilisant la spectroscopie de bruit de spin non invasive.Nous utilisons un laser hors résonance pour étudier les fluctuations aléatoires des sous-niveaux Zeeman du niveau métastable de l'hélium sous un champ magnétique relativement faible d'environ 1 Gauss. De plus, nous examinons les changements dans le spectre lorsque la sonde s'approche de la résonance.Nous étudions les deux principaux types de bruit de polarisation de la sonde, à savoir le bruit de rotation de Faraday et le bruit d'ellipticité. Pour reproduire qualitativement et quantitativement le signal de bruit de spin expérimental, nous construisons un modèle de simulation qui fonctionne bien même près de la résonance.Après l'étude de la transition la plus simple de l'hélium métastable, nous étudions la spectroscopie de bruit de spin aux transitions de l'hélium métastable avec des structures plus compliquées.Nos résultats de simulation sont cohérents avec les résultats expérimentaux, qui sont distincts de ceux obtenus en utilisant la structure de niveau la plus simple. Pour expliquer les caractéristiques du SNS près des différentes transitions, nous avons développé un modèle théorique complet basé sur le modèle d'états de superposition.Nous avons ensuite étudié la corrélation entre le bruit de rotation de Faraday et le bruit d'ellipticité. En utilisant les huit modes de bruit du spin-1, nous sommes capables d'expliquer les corrélations dans différentes conditions. De plus, nous avons étudié l'effet du bruit du champ magnétique sur le modèle SNS. On a constaté que le bruit du champ magnétique altérait le spectre de bruit, et la théorie des huit modes de bruit est capable d'expliquer correctement ce phénomène.Ce travail de thèse sert principalement de preuve de principe. La structure de niveaux simple de l'hélium métastable a fourni un modèle idéal pour étudier le phénomène de spectroscopie de bruit de spin dans les systèmes de spin-1. Ces résultats offrent une nouvelle perspective pour comprendre le SNS et la caractérisation des systèmes de spin-1, ce qui peut aider à poursuivre les recherches dans ce domaine
This PhD thesis mainly addresses the spin noise spectroscopy of metastable helium.We report for the first time the measurement of spontaneous spin noise of metastable helium atom ensemble using non-invasive spin noise spectroscopy.We utilize an off-resonant laser to investigate the random fluctuations of the Zeeman states of the ground level of metastable helium with a mild magnetic field of approximately 1 Gauss. Moreover, we examine the changes in the spectral pattern when the probe approaches the resonance.We investigate the two main types of polarization noise of the probe, namely Faraday rotation noise and ellipticity noise. To replicate the experimental spin noise signal qualitatively and quantitatively, we construct a simulation model that performs well even near resonance.After the investigation of simpler level structure of metastable helium transition line, we extend spin noise spectroscopy to the transition lines with more complicated structures.Our simulation results are consistent with the experimental findings, which are distinct from those obtained using the simpler level structure. To explain the SNS pattern's characteristics near different transition lines, we have developed a comprehensive theoretical model based on the superposition states theory.We then investigate the correlation between Faraday rotation noise and ellipticity noise. Using the eight noise modes of spin-1, we are able to explain the correlation under different conditions. Additionally, we study the effect of magnetic field noise on the SNS pattern. The magnetic field noise is found to alter the noise spectra pattern, and the eight noise modes theory is able to well explain this phenomenon well.This PhD work mainly serves as proof of principle. The simple level structure of metastable helium provids an ideal model to study the phenomenon of spin noise spectroscopy in spin-1 systems. These findings provide a new perspective to understand SNS and the characterization of spin-1 systems, which can aid further research in this area

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Karr, Jean-Philippe. "Optique quantique dans les microcavités semi-conductrices. Spectroscopie de l'ion moléculaire H2+." Habilitation à diriger des recherches, Université d'Evry-Val d'Essonne, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00347825.

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Abstract:

Je présente dans une première partie mes travaux de recherche sur les microcavités semi-conductrices en régime de couplage fort exciton-photon. Les modes propres dans ces systèmes sont des états mixtes exciton-photon appelés polaritons de cavité, qui présentent de fortes non-linéarités optiques provenant de l'interaction exciton-exciton. Je présente plusieurs applications de ces dispositifs dans les domaines de l'optique quantique (compression du bruit quantique, génération de faisceaux corrélés) des communications optiques et de l'opto-électronique de spin.

J'aborde dans la deuxième partie mes activités théorique et expérimentale autour de la spectroscopie de l'ion H2+. Le but de l'expérience, qui a débuté en 2003 à l'université d'Evry, est de mesurer la fréquence d'une transition vibrationnelle à deux photons sans effet Doppler, et de la comparer à des prédictions théoriques précises pour en déduire une nouvelle détermination du rapport mp/me. Je décris les progrès des calculs de haute précision sur l'ion H2+ (niveaux d'énergie non relativistes, structure hyperfine), ainsi que le dispositif expérimental mis en place et les perspectives de l'expérience.

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Volyanskiy, Kirill. "Etudes spectrales du bruit de phase dans les oscillateurs opto-électroniques micro-ondes à ligne à retard." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00392571.

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Ce manuscrit est consacré à l'étude du bruit de phase dans les oscillateurs optoélectroniques (OEO) à ligne à retard à fibre optique. Cette classe particulière d'oscillateurs dans la gamme micro-onde a été développée (1994) récemment, et étudiée par différents groupes de recherche dans le monde, du fait de son important potentiel en termes de très faible bruit de phase à court terme (applications radar, spatial, et télécom haut débit). Sur la base d'un modèle théorique s'appuyant sur une description temporelle, nous avons étudié la dynamique de l'oscillateur, et ses propriétés de bruit de phase. L'équation différentielle stochastique, non linéaire, et à retard, est directement dérivée de la description des différents éléments de la chaîne d'oscillation : la non linéarité prédominante d'un modulateur électro-optique de Mach-Zehnder, le temps de retard induit par plusieurs kilomètres de fibre, la dynamique résonante du filtre micro-onde à 10 GHz sélecteur des modes à retard, et les différentes sources de bruit additif et multiplicatif (laser, photodiode, amplificateur RF). La linéarisation de ce modèle autour du point de fonctionnement a permis d'obtenir une expression théorique du bruit de phase et d'amplitude de l'OEO. Ces résultats sont confrontés à une exploration expérimentale des caractéristiques de bruit, à la fois des composants utilisés, et du système complet de l'OEO en régime d'oscillation monomode. Des techniques de mesure de bruit ultra-sensibles, utilisant des architectures optoélectroniques d'un banc de mesure, ainsi que des principes de mesure par corrélation, sont décrites. Une très bonne correspondance entre théorie et expérience est ainsi obtenue. Le travail a abouti à l'identification quantitative des principales sources de bruit limitant les performances de l'OEO. Par l'utilisation de composants optimaux, un niveau de bruit de phase de l'ordre de –?143 dBrad2/Hz à 10 kHz de la porteuse à 10 GHz, a été atteint. La discussion des sources de bruit résiduelles a également permis de proposer des améliorations pour les architectures futures d'OEO.

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Pasquet, Guillaume. "Conception, réalisation et mise en oeuvre d'un microsystème pour la micro spectroscopie par résonance magnétique nucléaire." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00611547.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la conception, la réalisation et l'évaluation expérimentale d' un microsystème d'analyse dont l'originalité repose sur l'intégration d'une micro antenne planaire de spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (SRMN) sur un système micro fluidique à base d'un polymère, le Cyclique Oléfine Copolymère (COC). La détermination des caractéristiques géométriques optimales du microsystème afin d'optimiser le couplage électromagnétique entre la micro antenne de détection et l'échantillon est effectuée à l'aide d'un modèle de calcul numérique, ce qui permet l'optimisation du rapport signal sur bruit (RSB). La réalisation du microsystème avec des procédés de micro fabrication développés au laboratoire ont permis de valides son fonctionnement dans un spectromètre dont le champ magnétique statique atteint 11.74 Tesla (fréquence de Larmor du proton égale à 500MHz). Travailler dans un champ aussi intense permet d'améliorer la sensibilité de détection mais nécessite de porter une attention particulière à l'homogénéité du champ magnétique qui, dans notre cas, peut être dégradée en raison de l'introduction du microsystème dans le spectromètre. En effet, les distorsions du champ magnétique, dues aux différentes susceptibilités magnétiques des matériaux constituant la microsonde, ont un impact direct sur la résolution spectrale. C'est pourquoi, une modélisation 3D par éléments finis est proposée afin de prévoir l'influence du microsystème sur la forme des raies spectrales et donc d'en déduire la résolution spectrale pouvant être espérée. La comparaison des résultats expérimentaux et ceux issus des simulations permet de valider le modèle de calcul numérique. Il apparait cependant nécessaire d'inclure le phénomène d'amortissement radiatif afin de pouvoir rendre compte des résultats expérimentaux relatifs à la résolution spectrale effectivement observée.

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Bouchiat, Hélène. "Transition verre de spin : comportement critique et bruit magnétique." Paris 11, 1986. http://www.theses.fr/1986PA112055.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à deux problèmes différents concernant la transition verre de spin. 1. La première partie consiste en l’étude du comportement critique de l’aimantation non linéaire dont la singularité est reliée à celle du paramètre d’ordre verre de spin à la température de transition. Nos résultats sur les systèmes verre de spin AgMn, CuMn, AgMnAu et CuMnAu sont en faveur de l’existence d’une transition de phase dont nous déterminons les valeurs des exposants critiques différant notablement de celles prédites par le champ moyen. Nous étudions et discutons plus particulièrement l’influence des termes réguliers et de l’anisotropie sur le comportement critique. L’étude de l’aimantation non linéaire en dessous de Tg suggère que celle-ci reste singulière en H = O partout dans la phase basse température. 2. La seconde partie consiste en une exploration de la dynamique verre de spin en étudiant les fluctuations magnétiques en l’absence de tout champ excitateur. Nous observons un spectre de bruit qui varie comme 1/f sur au moins cinq décades de fréquences. Sa comparaison avec des expériences de susceptibilité montre la validité de la réponse linéaire et du théorème fluctuation dissipation à condition que les fonctions de corrélation et fonctions de réponse soient mesurées pour les mêmes conditions de préparation du système
This thesis is devoted to two different problems concerning the spin-glass transition. 1. The first part concerns the study of the critical behavior of the nonlinear magnetization, which is related to the spin-glass-order-parameter singularity at the transition temperature. Our results in the AgMn, CuMn, AgMn Au and CuMn Au spin-glass systems support the existence of a phase transition for which we determine the critical exponents, whose values are different from the mean-field ones. We discuss and investigate the influence of the regular terms and anisotropy on the critical behavior. The study of the non-linear magnetization below Tg suggests that it remains singular near H = 0 over the whole law-temperature phase. Preliminary results in the YEr system raise the question of the coexistence of a spin-glass-like order with long-range antiferromagnetic order. 2. The second part concerns an investigation of the spin-glass dynamics, by studying the magnetic fluctuations without any exciting field. The noise power spectrum is found to vary like 1/f over at least 5 decades of frequency. Its comparison with susceptibility measurements shows the applicability of the linear-response and fluctuation-dissipation theorem to spin glasses when time-correlation functions and response functions are measured when the system is prepared under the same conditions for the two experiments. Aging effects are also investigated

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Bouchiat, Hélène. "Transition verre de spin comportement critique et bruit magnétique." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37596281w.

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Vartabi, Kashanian Samir. "Spectroscopie de bruit avec de grands nuages d'atomes froids." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016AZUR4059/document.

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Abstract:

Nuage d'atomes de rubidium refroidi par laser. Ces mesures fournissent des informations sur la sourceet sur le milieu de propagation. Je considère une configuration particulière en transmission, le laserse propageant au travers du nuage atomique. Cette géométrie est pertinente pour étudier différentespropriétés, comme le mouvement des atomes. Cependant, le bruit intrinsèque du laser a unecontribution importante sur les spectres de bruit. Ce bruit technique peut alors devenir gênant pourextraire le signal étudié et une bonne compréhension du phénomène est donc essentielle.Expérimentalement, les spectres de bruit en intensité montrent un comportement différent auxfréquences basses et hautes. Alors que l'on observe la conversion "standard" du bruit de fréquence enbruit d'intensité pour les fréquences basses, la résonance atomique correspondant à un discriminateurde fréquence, des différences apparaissent à hautes fréquences. Nous montrons qu'une approche dechamp moyen, en associant une susceptibilité électrique au nuage atomique, est suffisante pourexpliquer les observations. Partant de ce modèle, les spectres permettent d'extraire des informationsquantitatives sur le laser et sur le nuage atomique. Ceci est connu sous le nom de spectroscopie debruit.La perspective est d'utiliser ces mesures de bruit afin d'obtenir une signature claire du laser aléatoireà atomes froids en étudiant la cohérence temporelle de la lumière émise. Cette thèse expose unerevue du phénomène de laser aléatoire, en particulier sur le laser à atomes froids et ses propriétés decohérence
In this thesis, I present some measurements of fluctuations of light after interaction with a cloud oflaser-cooled rubidium atoms. These measurements can provide useful information on the sourceitself as well as on the medium in which light propagates. I address a particular configuration inwhich intensity noise are measured on a laser beam transmitted through the atomic cloud. Thisgeometry is relevant to investigate different properties, such as the atomic motion. However, in ourexperiment the intrinsic noise of the incident laser has an important contribution to the detected noisespectrum. This technical noise may be hard to distinguish from the signal under study and a goodunderstanding of this process is thus essential.Experimentally, the intensity noise spectra show a different behavior for low and high Fourierfrequencies. Whereas one recovers the "standard" frequency to intensity conversion at lowfrequencies, due to the atomic resonance as a frequency discriminator, some differences appear athigh frequencies. We show that a mean-field approach, which corresponds to describing the atomiccloud by a dielectric susceptibility, is sufficient to explain the observations. Using this model, thenoise spectra allow to extract some quantitative information on the laser noise as well as on theatomic sample. This is known as noise spectroscopy.The perspective of this thesis aims at applying noise measurement to obtain complementarysignatures of the cold-atom random laser by studying the temporal coherence of the emitted light.The manuscript therefore outlines a review on random laser phenomena with a focus on cold-atomrandom lasers and its coherence properties

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Bassi, Marion. "Résilience ajustable d'un spin de trou au bruit de charge." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALY018.

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Les bits quantiques de spin (qubits) établis dans des boîtes quantiques au sein de semiconducteurs du groupe IV constituent une plateforme prometteuse en vue de futurs processeurs quantiques à grande échelle, du fait de leur faible encombrement et de leur processus de fabrication compatibles avec l'industrie des semiconducteurs traditionnelle. En particulier, les particules de trous ont gagné en attention ces dernières années en vue de leur potentiel en tant que qubit de spin car elles permettent une manipulation rapide de l'orientation du spin, entièrement induites par des champs électriques grâce à leur couplage spin-orbite intrinsèquement important. Ce dernier est toutefois à double tranchant car il expose aussi le spin de trou à des fluctuations électriques indésirables provenant du milieu environnant, ce qui en somme, dégrade le temps de cohérence du qubit. Au cours des dernières années, de nombreux efforts ont été déployés pour réduire l'influence du bruit électrique provenant de l'environnement sur les qubits de spins, révélant ainsi l'existence de points préférentiels, appelés "sweetspots", où le temps de cohérence est grandement étendu dépendamment de l'orientation du champ magnétique.Dans ce manuscrit, l'accent est mis sur la caractérisation des contributions de bruit électrique ayant un impact sur un qubit de spin à trou unique en fonction de l'orientation du champ magnétique dans un échantillon de silicium naturel dopé P ayant une structure MOS. La particule de trou est confinée spatialement dans une boîte quantique définie électrostatiquement à l'intérieur du dispositif. L'orientation de son spin est lue par réflectométrie radio-fréquence basée sur une méthode de discrimination en énergie des états de spin. Nous démontrons expérimentalement que les "sweetspots" précédemment mentionnés appartiennent en fait à des lignes continues, dites "sweetlines" autour de la sphère angulaire du champ magnétique, en accord avec les prédictions théoriques. Nous montrons également qu'en plus d'un temps de cohérence étendu, le fonctionnement des sweetlines est compatible avec une manipulation efficace avec des fréquences de Rabi, f_R, dépassant confortablement 10 MHz, et un facteur de qualité défini comme Q = 2 f_R T_2^R s'élevant jusqu'à environ 690, rivalisant avec les estimations rapportées pour les électrons. En outre, cette étude met en évidence un contrôle accru de la position angulaire des sweetlines en fonction de la tension de grille. Ceci constitue un aspect particulièrement important dans le contexte d'une future implémentation à plus grande échelle. Enfin, l'étude expérimentale de ces points de fonctionnement optimaux est reproduite pour un système à deux qubits soulignant l'importance des sweetlines pour les systèmes de qubits de spin
Spin quantum bits (qubits) established in group-IV semiconductor quantum dots structures (QD) embody a promising platform for large-scale quantum processors leveraging on small footprint and compatible fabrication processes with mainstream semiconductor industry. In particular, hole particles recently gained attention as spin qubit platform as they enable fast and all-electrical manipulation due to their intrinsically large spin-orbit coupling. The latter coupling however stands as a two-edged sword as it also exposes the hole spin to undesired interactions with the surrounding environment, which in turn degrade the qubit coherence time. Over the past years, many efforts have been conducted to mitigate electrical noise influence stemming from the environment thus revealing the existence of preferential points of enhanced coherence time, named ``sweetspots'', depending on magnetic field orientation.In this manuscript, the emphasis is laid on the characterization of electrical noise contributions impacting a single hole spin qubit with respect to magnetic field orientation on a P-doped natural silicon-MOS architecture. The hole particle is spatially confined in a QD defined electrostatically within the device. Spin orientation is readout by radio-frequency reflectometry based on energy-selective readout method. We experimentally demonstrate that the reported ``sweetspots'' belong in fact to continuous ``sweetlines'' wrapped around the sphere of magnetic-field polar-angle components, in agreement with theoretical predictions. We also show that, in addition to extended coherence time, sweetline operation is compatible with efficient electric-dipole spin resonance with Rabi frequencies, f_R, comfortably exceeding 10 MHz, and a qubit quality factor Q = 2 f_R T_2^R as high as 690, competing with reported values for electrons. Our study evidences ample gate-voltage control of the sweetlines position in magnetic field, an aspect particularly relevant in the purview of scalability. Finally, the experimental investigation of such optimal operation points is extended to a two qubit system as a proof of concept underscoring the importance of sweetlines tuning for spin qubit systems

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El, Homsy Victor. "Apprivoiser le bruit pour les qubits de spin d'électrons en CMOS." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALY007.

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Abstract:

Alors qu’âgée d’à peine plus d’un siècle, la physique quantique est devenue technologique. Son représentant le plus omniprésent est le transistor, en tant que brique élémentaire des appareils électroniques. Les progrès en fabrication à l’échelle nanométrique ont engendré une croissance exponentielle de sa densité dans les circuits microélectroniques. Une fois au nanomètre, des effets quantiques inévitables empêchent de miniaturiser davantage. Des modèles alternatifs sont étudiés pour contourner cet obstacle, dont la plateforme « complementary metal-oxide semiconductor fully depleted silicon-on-insulator” (CMOS FD-SOI).En parallèle de ces développements, la physique quantique a donné naissance à une nouvelle génération d’innovation technologique, grâce à la capacité de contrôler la matière à l’échelle de la particule unique. Isoler une particule dans un environnement suffisamment calme donne accès à ses propriétés de superposition et d’intrication. Exploiter ces phénomènes pour le traitement de l’information conduirait au changement de paradigme du calcul quantique, qui promet de résoudre des problèmes classiquement intractables. Plusieurs acteurs concourent à la meilleure implémentation d’un bit quantique (ou « qubit ») et tous se heurtent au défi de passer de quelques qubits académiques à un processeur industriel. Parmi eux, les électrons piégés dans des structures silicium sont prometteurs du fait de leur exposition réduite aux noyaux magnétiques et au couplage spin-orbite, et de la possibilité de les purifier des noyaux de spin non nul. De plus, leur compatibilité avec le savoir-faire microélectronique donne l’espoir du passage à l’échelle. Dans cette thèse, nous étudions des électrons uniques piégés dans des boites quantiques définies dans des transistors CMOS FD-SOI. Nous nous intéressons en particulier aux aspects de « bruit » dans leur contrôle et leur lecture.Tout d’abord, nous démontrons la manipulation cohérente d’un spin d’électron CMOS par résonance magnétique médiée électriquement. Un microaimant déposé sur la puce CMOS génère un champ magnétique inhomogène. Exciter le déplacement de l’électron dans ce gradient par les tensions de grille lui fait sentir un champ magnétique oscillant, permettant des rotations du spin avec une fréquence Rabi de 1MHz et un temps de déphasage de 500ns. Nous attribuons ces performances limitées à un nombre fini de fluctuateurs à deux niveaux et aux dimensions réduites des boites quantiques en CMOS. L’enveloppe Rabi et le déphasage rapide sont caractéristiques de l’interaction avec les spins nucléaires. Cependant, découpler dynamiquement l’électron de cette gamme de fréquence offre des temps de cohérence à l’état de l’art, limités par le bruit de charge, en accord avec de simples mesures électriques à basse fréquence. Ces résultats suggèrent la pertinence de la purification isotopique pour s’affranchir du bruit hyperfin.Ensuite, nous nous intéressons au bruit de lecture de ces électrons. L’objectif était d’évaluer la pertinence d’un amplificateur paramétrique à ondes progressives (TWPA) dans la chaine de lecture radiofréquence des dispositifs. Fabriquer des résonateurs sur la puce CMOS a permis de réduire leur capacité parasite et de réaliser des mesures par réflectométrie dans la gamme 3-4GHz, plus près du régime habituel du TWPA. Même pompé loin de son gap, le TWPA montre des figures de mérite nominales, et une résilience à un champ magnétique typique des expériences de qubits de spin. Son haut point de compression à -100dBm, sa bande passante large (2GHz) et réglable et son bruit ajouté proche de la limite quantique permettent plus de 10dB d’amélioration du rapport signal-sur-bruit dans la lecture de transitions de charge interdot, et une lecture multiplexée dans un dispositif à six grilles. Cette compatibilité entre un amplificateur supraconducteur à large bande et des dispositifs CMOS FD-SOI multi-grilles est encourageante en vue d’expériences à plus grande échelle
While being a bit more than a century old, quantum physics have become technological. The most ubiquitous instance of the use of quantum physics is the transistor, as the building block of modern computing devices. Progress in nanoscale fabrication has fostered an exponential increase of transistor density In microelectronics circuits. Once in the nanometer range, unavoidable quantum effects tamper further miniaturization. Alternative transistor designs are being developed to mitigate this showstopper. The complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) fully-depleted silicon-on-insulator (FD-SOI) platform is one of them.In parallel to these developments, quantum physics spawned a new generation of technological innovation, thanks to the ability to control matter at the single particle level. Isolating elementary particles in a quiet environment gives access to their superposition and entanglement properties. Using these to process information would realize the quantum computing paradigm shift, where classically intractable problems are promised to come at reach. Many candidates are racing for the best implementation of a quantum bit (or “qubit”) and all of them are facing the challenge to up-scale their architecture from a few lab qubits to an industrial processor. Among them, electrons trapped in silicon structures offer promising prospects thanks to their reduced exposure to magnetic nuclei and spin-orbit interaction, and to the possibility to purify away non-zero nuclear spins. Moreover, the expected compatibility of silicon structures with microelectronics know-how gives hopes for scalability. In this thesis, we study single electrons trapped in gate-defined quantum dots formed in CMOS FD-SOI transistors. We investigate on how to improve their use as qubits, focusing on experimental noise aspects.First, we demonstrate coherent manipulation of a single CMOS electron spin with electrically driven spin resonance. A micromagnet is patterned directly on top of the CMOS chip, creating an inhomogeneous magnetic field. Driving the electron motion inside this gradient with the available electric gates makes it feel an effective oscillating magnetic field, and enables single qubit operations, with a relatively low 1 MHz Rabi frequency and short 500 ns dephasing time. This limited performance is attributed to a finite number of two-level fluctuators and smaller quantum dot sizes compared to other silicon architectures. The shape of the Rabi decay and the sub-µs dephasing time are characteristic of hyperfine interaction with spinful nuclei. However, dynamically decoupling the electron spin from this frequency range showed state-of-the-art coherence times and performance limited by charge noise, in accordance with simple charge sensor measurements at low frequencies. These results point towards the relevance of isotopic purification to avoid hyperfine-induced dephasing in CMOS FD-SOI devices.After focusing on qubit control, a second part of this thesis deals with readout noise. The objective was to demonstrate the use of a traveling-wave parametric amplifier (TWPA) in the amplification chain of radio-frequency readout of CMOS devices. Patterning inductors on the CMOS chip reduced the parasitic capacitance of our resonators and enabled to perform lumped-element reflectometry in the 3-4 GHz range, closer to usual TWPA operating regimes. Even when being pumped far from its gap, the TWPA shows nominal figures of merit, and a resilience to magnetic fields typical for spin qubit experiments. Its high -100dBm compression point, wide and tunable 2 GHz bandwidth and quantum-limited added noise enabled to get more than 10dB signal-to-noise ratio improvement on interdot charge transitions in our devices, and to multiplex interdot readout in a 6-gate device. This compatibility between a large bandwidth superconducting amplifier and multi-gate CMOS FD-SOI quantum devices is promising towards CMOS electron spin qubit experiments at larger scale

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Brahim, Houari. "Spectroscopie électronique et couplage spin-orbite de composés organométalliques." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01070647.

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Abstract:

Les travaux théoriques réalisés dans le cadre de la thèse nous ont permis d'étudier en détail, sur la base de méthodes DFT, TD-DFT et ab initio les propriétés structurales, électroniques et spectroscopiques de deux classes de molécules, les composés carbonyles hydrures des métaux de transition de la 1re et 3me rangée (Mn, Re) et les complexes cyclométalants phenyl pyridine de l'iridium. L'accent a été mis plus particulièrement sur les effets de couplage spin-orbite sur les spectres d'absorption électronique de ces molécules. La quantification de ces effets a permis de montrer que seuls les spectres électroniques des complexes possédant un centre métallique de la 3me rangée des métaux de transition (Re, Ir) étaient modifiés par la correction spin-orbite en perturbation. Le caractère des états, MC ou MLCT, la proximité des états singulets et triplets sont les facteurs qui influencent fortement l'interaction spinorbite entre états excités. Un effet remarquable observé pour le complexe du rhenium est le décalage important du spectre d'absorption vers le rouge du à l'éclatement de l'état triplet le plus bas. Dans ce cas l'effet de couplage spinorbite doit être pris en compte pour obtenir un spectre plus proche de l'expérience. Un effet spin-orbite déjà observé sur d'autres systèmes est l'augmentation de de la densité d'états par éclatement des états triplets et la diminuation des force d'oscillateur qui se répartissent sur ces états pour aboutir à des spectres d'absorption électronique plus étendus et moins intenses. L'étude menée sur les complexes d'iridium pour lesquels les spectres expérimentaux sont particulièrement mal résolus, montre un accord remarquable entre ceux-ci est les spectres d'absorption théoriques TD-DFT. Cependant les effets de fonctionnelle peuvent jouer un rôle important sur la qualité des spectres. Pour ces molécules les calculs ab initio n'ont pu aboutir au-delà du niveau CASSCF. Les états excités sont très délocalisés dans ces molécules et il est difficile de décrire au même niveau d'approximation les différents types d'états MLCT, LLCT, MC, LMCT... Dans la plupart des cas les fonctionnelles B3LYP et PW91 donnent des résultats satisfaisants pour les complexes d'iridium. Les éclatements spin-orbite des états électroniques triplets peuvent être supérieurs à 1500 cm-1 dans les complexes possédant un centre métallique de la 3me rangée des métaux de transition.

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Carette, Pierre. "Spectroscopie des monoxydes de lanthanides." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37603617g.

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Sergeeva-Chollet, Natalia. "Ondes de spin dans des lignes et bi-lignes ferromagnétiques à section micronique." Paris 13, 2005. http://www.theses.fr/2005PA132023.

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Abstract:

Les multi-couches magnétiques structurées dans leur plan sont des matériaux appelés à être utilisés dans diverses applications notamment dans le domaine informatique, ce qui en fait un sujet d'étude des plus intéressants. A ce titre, l'investigation des ondes de spin dans ces structures nous permet d'obtenir des informations fort utiles relatives à leurs propriétés dynamiques. Dans le cadre de cette thèse, deux types de structures ont été étudiés. Il s'agit : i) de systèmes de lignes composées de deux couches métalliques magnétiques séparées par un espaceur non-magne��tique (la structure bi-couche) couplées verticalement ; ii) de systèmes de lignes magnétiques mono-couches adjacentes couplées horizontalement. Différentes géométies (systèmes symétriques ou non symétriques) et interactions (couplage dipolaire ou d'échange), ont été abordées sur les structures bi-couches. L'effet de ses différents paramètres sur le comportement des ondes de spin dans ces systèmes a été étudié aussi bien théoriquement qu'expérimentalement, par spectroscopie Brillouin. En outre, une étude théorique compléte a été menée sur l'effet des modes collectifs, qui se forment dans les structures de lignes mono-couches adjacentes. Une méthode de calcul anlytique des fréquences propres, pour les deux types de structures considérées a été proposée et testée avec succès. Un des principaux avantages de cette technique réside dans la rapidité des calculs, en comparaison avec des méthodes purement numériques.

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Guitton, Antoine. "Etude expérimentale des relations entre les champs hydrodynamiques et acoustiques des jets libres." Poitiers, 2009. http://www.theses.fr/2009POIT2344.

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Abstract:

Une antenne linéique de microphones est utilisée pour étudier le champ proche de jets subsoniques. Des composantes hydrodynamiques et acoustiques sont identifiées et caractérisées. Différentes techniques pour séparer les deux composantes sont proposées et comparées. A partir de cette décomposition des fluctuations de pression en champ proche, le lien entre les champs hydrodynamiques et acoustiques est investigué afin d'étudier les mécanismes de production acoustique associés aux structures cohérentes. Dans ce cadre, Coiffet et al (2006) mirent en évidence, par l'observation de pertes de cohérence, une interférence instantanée entre les deux champs. Cependant, la présente étude du phénomène permet de démontrer que cette interférence n'est pas instantanée mais statistique. Et par conséquent, ces interférences ne mettent pas en évidence le lien causal entre les fluctuations hydrodynamiques et acoustiques du champ proche. Le lien instantanée entre les deux champs est finalement évalué en étudiant les niveaux de cohérence entre les deux composantes. Cette approche est appliquée aux mesures effectuées dans le champ proche d'un jet coaxial transsonique: l'influence de la vitesse du jet primaire sur le niveau de cohérence hydrodynamiqueacoustique est mis en évidence. Pour les mécanismes de productions identifiés à l'aide de la cohérence, le niveau d'activité est plus élevé et observé pour une gamme de fréquence plus large lorsque le rapport des vitesses entre le jet primaire et le jet secondaire augmente. Finalement, la cohérence est évaluée pour des jets équipés de chevrons; un effet des chevrons est de découpler les modes hydrodynamiques et acoustiques
An experimental study of the near pressure field of subsonic jets is realized using a line array of microphones. Hydrodynamic and acoustic components are identified and characterised. Different techniques to separate the two components are proposed and compared. From this decomposition of the nearfied fluctuations, the link between the hydrodynamic field and the acoustic field is investigated in order to study the mechanisms of acoustic production associated with the coherent structures. In this context, Coiffet et al (2006) interpreted nodes in the spacefrequency coherence of the nearfield as the signature of an instantaneous interference between hydrodynamic and acoustic fluctuations. However, the present study demonstrates that the interference is not instantaneous, but statistical. The nodes do not therefore provide evidence of a causal link between the hydrodynamic and acoustic nearfield fluctuations. The instantaneous relationship between the two components of the nearfield is assessed by studying their levels of coherence. This approach is applied to measurements performed in the nearfield of a transonic coaxial jet: the level of hydrodynamicacoustic coherence is studied as a function of the primary jet exit velocity. For the soundproduction mechanisms which are associated with the coherence metric we use, analysis shows a higher level of source activity, at a broader range of frequencies, as the velocity ratio is increased. Finally, the coherence metric is evaluated for jets equipped with serrations; we find that an effect of the serrations is to decouple the hydrodynamic and acoustic nearfield modes

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Gomri, Sami. "Spectroscopie du bruit électronique dans les microcapteurs de gaz : étude théorique et expérimentale." Aix-Marseille 1, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX11047.

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Abstract:

Les capteurs de gaz à base d'oxydes semi-conducteurs présentent un intérêt certain pour la détection des gaz polluants. Cependant, le manque de sélectivité constitue la grande limitation actuelle de ces dispositifs. Pour remédier à ce manque de sélectivité, nous nous sommes intéressés à une nouvelle technique de mesure basée sur les réponses spectrales de bruit des capteurs en présence de gaz. Dans un premier temps, nous avons commencé par nous intéresser aux sources de bruits dans les capteurs de gaz à base d'oxyde semi-conducteur. Puis, nous avons développé les premiers modèles du bruit généré par la fluctuation du nombre des molécules adsorbées appelé bruit d'adsorption-désorption. Le plus évolué de ces modèles tient compte de l'effet de l'adsorption sur le nombre et la mobilité des porteurs libres. Cette modélisation a montré l'existence d'une corrélation entre la nature du gaz détecté et le spectre de bruit d'adsorption - désorption généré dans le capteur. Sur le plan expérimental, nous avons étudié l'effet de la nature du gaz détecté sur le spectre de bruit du capteur en comparant les spectres de bruit mesurés avec différents gaz. Nos résultats expérimentaux ont confirmé que la spectroscopie de bruit pourrait être utilisée comme un moyen d'améliorer la sélectivité des capteurs de gaz

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Nafaa, Beya. "Etude du bruit électrique basse fréquence dans des technologies CMOS avancées." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMC273/document.

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Abstract:

Les travaux réalisés pendant cette thèse se focalisent sur l'étude de transistors double grille UTBOX complètement délpétés fabriqués pour le nœud technologique 16 nm. Les performances de ces composants en courant continu et en fonction de la température ont été évaluées. Les pièges localisés dans le film de silicium ont été identifiés à l’aide de la spectroscopie de bruit basse fréquence, donnant ainsi la possibilité d'évaluer les étapes de fabrications afin de les optimiser. Un pic inhabituel de transconductance a été observé dans les caractéristiques de transfert obtenues à faibles températures (77 K et 10 K). Ce phénomène est plus probablement lié à un effet tunnel à travers des dopants diffusés à partir des extensions de source et drain dans le canal. Le mécanisme de transport quantique relié à la dégénérescence de niveaux d'énergie dans la bande de conduction a été mis en évidence à température cryogéniques et à très faibles polarisations. Une nouvelle approche théorique valide en inversion modérée a été développée pour les modèles de fluctuations de mobilité et de fluctuations de mobilité corrélés aux fluctuations du nombre de porteurs. Les résultats indiquent que le changement du mécanisme de transport des porteurs est accompagné par un changement du mécanisme du bruit en 1/f
The work done during this thesis focuses on the study of fully depleted double gate UTBOX transistors manufactured for the 16 nm technology node. The performances of these components in DC and as a function of temperature were evaluated. The traps located in the silicon film have been identified using low frequency noise spectroscopy, giving the possibility of evaluating the manufacturing steps in order to optimize them. An unusual peak of transconductance was observed in the transfer characteristics obtained at low temperatures (77 K and 10 K). This phenomenon is most likely related to a tunneling effect through dopants scattered from the source and drain extensions in the channel. The quantum transport mechanism related to the degeneracy of energy levels in the conduction band has been demonstrated at cryogenic temperatures and at very low polarizations. A new theoretical approach valid in moderate inversion has been developed for models of mobility fluctuations and mobility fluctuations correlated with the number of carriers fluctuations. The results indicate that the change in carrier transport mechanism is accompanied by a change in the 1 / f noise mechanism

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Cucchiara, Julien. "Spin transfer effects in nanopillars with perpendicular magnetizations." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10008/document.

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Abstract:

Le transfert de spin ouvre la voie à un nouveau contrôle de l'aimantation d'un nanoaimant utilisant un courant polarisé en spin plutôt qu'un champ magnétique. Plusieurs travaux ont montré l'efficacité de ce phénomène dans des nanopiliers aux aimantations perpendiculaires. Par conséquent, nous avons décidé pour cette thèse d'analyser en détail l'effet du transfert de spin sur ces dispositifs.Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à une approche globale du compor-tement de ces systèmes basée sur l'étude de leurs diagrammes de phase courant-champ. Grâce à la comparaison de nos données expérimentales avec différentes prédictions théoriques nous avons démontré que la plupart de nos observations sont expliquées par la brisure de la symétrie uni-axiale de nos systèmes engendrée sans doute par un axe d'anisotropie et/ou un champ magnétique non-perpendiculaires. De plus, nous avons développé une description purement énergétique de ces dispositifs permettant de comprendre simplement l'origine physique de leur comportement.Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés au processus de retournement de l'aimantation de ces nanopiliers commençant par la nucléation d'un domaine et se poursuivant par la propagation d'une paroi de domaine. Notre étude combine les analyses de phénomènes thermiquement activés, de diagrammes de phase et de simulations micromagnétiques. Elles tendent toutes à montrer que le processus de nucléation est proche d'un comportement de type Stoner-Wohlfarth alors que le processus de propagation semble très dépendant de la structure de la paroi de domaine en particulier pour l'action du transfert de spin
The discover of spin-transfer opens a new way to control the magnetization of a nano-magnet using a spin polarized current instead of a magnetic field. Many studies showed that it is particularly efficient in nanopillar spin-valves with perpendicular magnetizations. Therefore, we decided to analyse into more details the impact of a spin polarized current on these devices during this thesisFirst, we were interested in a global approach of the behavior of these systems based on the understanding of their field and current phase diagrams. Comparing our experimental re-sults with various theoretical predictions, we demonstrated that their main features are ex-plained by a breaking of the uniaxial symmetry of the spin-valves due, for instance, to a non-perpendicular anisotropy axis or applied magnetic field. Moreover, we developed a purely energetic description of these devices allowing to understand simply the physical origin of their behavior.Then, we focused on the magnetization reversal process of these nanopillars dominated by a domain nucleation followed by domain wall propagation. We combined for this study the analysis of a thermally activated phenomenon called telegraph noise, of phase diagrams and of micromagnetic simulations. They all lead to the conclusion that the nucleation process is well described by a Stoner-Wohlfarth behaviour whereas the propagation process seems very dependent on the structure of the domain wall especially for the action of the spin-transfer

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MAKSIMOVIC, MILAN. "Etude d'un modele cinetique du vent solaire et spectroscopie du bruit thermique sur ulysses." Paris 7, 1995. http://www.theses.fr/1995PA077228.

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Abstract:

En 1992, jack scudder propose un nouveau mecanisme de chauffage de la couronne solaire, sans apport d'energie ap. J. , 398, 299-349, 1992. La justification du mecanisme et des conditions initiales predites par scudder (fonctions de distribution a queues supra-thermiques pour les particules a la base de la zone de transition et dans la couronne) n'a pas encore ete etablie. Neanmoins, ce modele relance l'approche cinetique pour l'ecoulement du vent solaire. La premiere partie de cette these verifie le precedent point. Nous y etudions un modele cinetique du vent solaire, avec comme condition initiale dans la couronne des fonctions de distribution kappa pour le plasma. Ces fonctions kappa representent des distributions qui, par rapport a une maxwellienne, sont surpeuplees a hautes vitesses. Les premiers resultats de ce modele cinetique sont relativement encourageants. Ils permettent de reproduire une bonne partie des principaux faits observationnels connus pour le vent solaire. La seconde partie de cette these est consacree a l'etude des electrons du vent solaire, par la spectroscopie du bruit thermique qu'ils produisent. Dans un premier temps, nous validons les resultats obtenus par cette technique, utilisee pour la premiere fois sur une grande echelle par l'experience urap de la sonde ulysses, en les comparant a ceux obtenus par d'autres experiences sur ulysses. Nous montrons ensuite comment l'utilisation de la spectroscopie du bruit thermique permet de retrouver certaines caracteristiques a grande echelle du vent solaire, comme le gradient radial de la temperature electronique ou la distribution de la densite

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Jamorski, Christine. "Etude théorique de la spectroscopie d'espèces radicalaires : Calcul du couplage spin-orbite dans les spectres électroniques." Pau, 1993. http://www.theses.fr/1993PAUU3035.

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Abstract:

Ce travail se situe dans le cadre de l'étude théorique de la spectroscopie électronique de radicaux organo-zinciques. Les méthodes de calculs utilisées sont basées sur la résolution de l'équation de Schrodinger dans le cadre de l'approximation Hartree-Fock. Malgré l'utilisation de méthodes ab inito pour résoudre cette équation, les résultats obtenus ne permettent pas de fournir une interprétation satisfaisante des structures fines observées dans les spectres expérimentaux. Pour approcher la réalité, il est nécessaire de considérer l'énergie de corrélation entre les électrons qui sera calculée par une méthode d'interaction de configuration de type variationnel ou perturbationnel. L'approximation de Hartree-Fock n'est pas capable de rendre compte des effets relativistes, expérimentalement observés en particulier pour les systèmes moléculaires contenant un atome métallique et dont le couplage spin-orbite est l'une des manifestation les plus importantes. L'équation de Dirac apporte une réponse à ce problème et sa résolution a notamment permis de rendre compte de nombreux phénomènes comme le spin de l'électron, la structure fine de l'hydrogène et l'existence du positron. Notre étude s'est particulièrement intéressée à la famille des organo-zinciques: atome de Zn et les radicaux ZnH et ZnCh3. Les calculs menés de type relativiste ont permis de rendre compte du spectre électronique observé pour l'atome de zinc et en particulier de l'éclatement spin-orbite pour le premier état excité #3#p#. Pour ZnCh3, la compétition entre l'effet Jahn-Teller et le couplage spin-orbite pour le premier état #2#e a également été étudié.

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Hérisson, Didier. "Mesures de relations de fluctuation-dissipation dans un verre de spin." Paris 11, 2002. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002055.

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Loubens, Grégoire de. "Spectroscopie micro-onde d'une nanostructure métallique magnétique hybride." Paris 11, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00118828.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de thèse est de comprendre l'influence d'un courant continu traversant une vanne de spin sur la dynamique de son aimantation. Pour ce faire, un spectromètre original capable de mesurer la résonance ferromagnétique (RFM) d'une nanostructure individuelle a été développé. Son caractère innovant est d'utiliser une détection mécanique, inspirée des techniques de microscopie en champ proche. Le spectre d'excitation RFM d'un nano-disque isolé de Permalloy a d'abord été mesuré. Cette étude a permis de comprendre quantitativement les modifications spectrales induites par les effets de taille finie. Ensuite, des systèmes hybrides composés de multicouches magnétiques métalliques ont été étudiés. Dans les échantillons mesurés, des effets de transfert de spin ont été observés, bien qu'ils soient dominés par ceux du champ d'Oersted. Le dispositif expérimental a également permis de suivre la variation du terme de relaxation d'un système de spins ferromagnétique dans le régime haute puissance. Nos résultats montrent que l'amortissement diminue quand les effets non-linéaires entrent en jeu
The aim of this thesis is to understand the influence of a DC current flowing through a spin-valve device on its magnetization dynamics. An original spectrometer has been developed in order to measure the FMR signal of an individual nanostructure. Inspired by near field techniques, it is using a mechanical detection. The excitation spectrum of an individual Permalloy nano-disk has first been measured. This study has allowed us to quantitavely understand spectral modifications induced by finite-size effects. Then, hybrid systems made of metallic magnetic multilayers have been studied. In the measured samples, spin transfer effects have been observed though Oersted field effects are dominating. The experimental setup allowed us as well to study the relaxation term of a ferromagnetic spins system in the high power regime. Our results show that the damping decreases as linear effects appear

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Yassine, Hassan. "Etude par la spectroscopie d'impédance et le bruit des propriétés électrochimiques de piles Lithium-ion." Electronic Thesis or Diss., Littoral, 2023. http://www.theses.fr/2023DUNK0689.

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Abstract:

Dans ce travail, on se propose d’étudier des piles boutons commerciales Lithium-ion, notées Li-ion rechargeables, qui constituent les cellules élémentaires d’une batterie Lithium. Les piles Li-ion sont constituées de différents matériaux organiques et inorganiques en multicouche avec notamment 2 électrodes, cathode et anode, entre lesquelles circulent les ions lithium lorsdes charges et décharges. Ceci entraîne un vieillissement des piles Li-ion qui possèdent donc un nombre maximum de cycles de charge et de décharge ce qui limite leur durée de vie. Les piles Li-ion étudiées, de type CR2032, de capacité 45 mAh, ont un nombre maximal de 400 cycles pour conserver une capacité de 36 mAh. L’objectif de cette thèse est d’étudier le vieillissement de piles boutons Li-ion par deux techniques de caractérisations : la spectroscopie d’impédance électrochimique (EIS) et le bruit électrochimique (ECN). La méthodologie du vieillissement consiste en deux études bien différenciées à savoir le vieillissement par cyclage et le vieillissement calendaire (= au cours du temps). Pour le vieillissement par cyclage, des cycles successifs de charge et de décharge de différentes durées, de 20 h (C/20) à 20 min (3C), ont été effectués. Ensuite, nous réalisons des mesures d’impédance complexe électrochimique et de bruit électrochimique à large bande de fréquence, du mHz au MHz, ainsi que des mesures de capacité et de tension. Ces mesures permettent de déterminer les capacités différentielles dQ/dV et les tensions différentielles dV/dQ. Avec le vieillissement par cyclage, l’augmentation de la résistance de polarisation et la perte de la capacité sont observées ainsi que l’augmentation du niveau de bruit. Toutes ces mesures nous ont permis d’attribuer le vieillissement par cyclage d’une pile Li-ion à la perte de lithiums cyclables et de matières actives à la cathode. La deuxième étude de vieillissement concerne le vieillissement calendaire,sans tension appliquée, en effectuant des mesures d’impédance et du bruit électrochimique tous les 60 jours afin de suivre l’évolution de l’impédance, la capacité, la tension et le niveau du bruit. Le vieillissement observé au bout de 21 mois est en partie restauré grâce à un cycle lent de décharge/charge à C/20. Il reste cependant un vieillissement de la pile Li-ion que l’on attribue à des pertes irréversibles de matières actives à la cathode
In this work, we propose to study commercial Lithium-ion coin cells, known as rechargeable Li-ion cells, which are the elementary cells of a Lithium battery. Li-ion batteries are made up of various organic and inorganic multilayer materials, including 2 electrodes, cathode and anode, between which lithium ions circulate during charging and discharging. As a result,the ageing of Li-ion batteries and having a maximum number of charge/discharge cycleslimit their lifespan. The Li-ion batteries studied, type CR2032, with a capacity of 45 mAh, have a maximum number of 400 cycles to maintain a capacity of 36 mAh. The aim of this thesis is to study the ageing of Li-ion button cells using two characterization techniques : electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and electrochemical noise (ECN). The ageing methodology consists of two clearly differentiated studies : cycling ageing and calendar ageing (= ageing over time). For ageing by cycling, successive charge and discharge cycles of different durations, from 20 h (C/20) to 20 min (3C), were carried out.We then carry out complex electrochemical impedanceand electrochemical noise measurements over a wide frequency range, from mHz to MHz, as well as capacity and voltage measurements. These measurements enable us to determine differential capacity dQ/dV and differential voltages dV/dQ. With ageing by cycling, an increase in polarization resistance and loss of capacity are observed, as well as an increase in noise level.All these measurements enabled us to attribute the cycling ageing of a Li-ion battery to the loss of cycling lithiums and active materials at the cathode. The second ageing study involved calendar ageing, without applied voltage, by taking impedance and electrochemical noise measurements every 60 days to monitor the evolution of impedance, capacity, voltage and noise levels. The aging observed after 21 months is partly restored by a slow discharge/charge cycle at C/20. However, the Li-ion battery continues to age, as a result of irreversible loss of active material at the cathode

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Rémond, Didier. "Contribution à l'étude et l'analyse expérimentale du bruit d'engrenement : développement et application de la Transformée en Ondelettes Rapides." Lyon, INSA, 1991. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1991ISAL0067/these.pdf.

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Abstract:

Le bruit d'engrènement devient un critère prépondérant de l'optimisation des performances des transmissions de puissance par engrenages. L'objet de cette étude est d'isoler les paramètres de conception des engrenages, qui agissent sur leur rayonnemnet acoustique. L'intérêt scientifique est de construire une base solide de résultats dans la perspective de préparer des travaux futurs, plus analytiques. Un banc d'essais, d'une puissance de 100 kW en boucle ouverte et de 78 mm d'entraxe a été mis en place afin de reproduire des conditions réelles de fonctionnement d'engrenages cylindriques droits ou hélicoïdaux. Un dispositif de mesure constitué d'accéléromètres, de codeurs optiques et d'un microphone à champ libre vient compléter le dispositif expérimental au travers d'une chaîne d'acquisition spécifique. Au-delà des techniques classiques de traitement des signaux, une partie importante du travail a consisté à développer un algorithme de Transformée en Ondelettes Rapide (T. O. R. Ou F. W. T. En anglais). Une campagne d'essais systématiques organisée autour d'un plan d'expériences a permis de mettre en évidence l'effet, lorsque les conditions de fonctionnement évoluent (couple, vitesse), du rapport de recouvrement, du rapport de conduite, des corrections de denture, mais aussi de l'entraxe de fonctionnement, de l'excentricité,. . . Une part de ce travail est consacrée à l'apport de l'analyse par la méthode des Ondelettes. La morphologie des signaux est représentée dans le plan temps-fréquence, et l'influence de l'excentricité ou de défauts instantanés, plus localisés, peut ainsi être mise en évidence. Le travail présenté dans ce mémoire ouvre de nombreuses perspectives sur le comportement dynamique des engrenages en fonction de leurs caractéristiques et sur la surveillance vibratoire des mécaniques engrenantes
Gear noise level is the most important parameter in gearing power transmission optimization. The aim of this study is to isolate all gear design parameters involved with noise. The scientific interest of this work is to establish a solid base of experimental result which will serve to future analytical studies. An experimental rig of 100 kW power, in an open-loop design, was constructed to simulate the real operating conditions of cylindrical, spur and helicoïdal gears. Measurement setup, with accelerometers, optical encoders and a microphone, provides signals which are monitored and stored through a data acquisition microcomputer module. Above the classical technics in signal analysis, the development of a Fast Wavelet Transform algorithm takes a large part of this study. A systematical program built with Yate's experimental design enhances the influence of overlap and contact ratio, profile modifications, also eccentricity and distance center, when operating conditions change. The wavelet decomposition gives signal morphologies in a time-frequency representation and shows the influence of eccentricity, or some other instantaneous local defaults. The present study allows many prospects dealing with gear dynamic behavior and also with vibration monitoring of gearing mechanisms

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Zhou, Liangzhu. "Contribution à l'analyse harmonique du bruit de fond par méthode numérique." Montpellier 2, 1986. http://www.theses.fr/1986MON20050.

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Abstract:

Presentation theorique des problemes de l'analyse spectrale estimee par echantillonage, de l'influence de la fenetre de troncature, dans le cas ou le signal etudie est un bruit de fond stationnaire. Presentation des differents analyseurs spectraux pour bruit de fond et de l'etude de la metrologie du bruit de fond par une methode numerique type tfd. Confirmation, par presentation des resultats experimentaux obtenus sur maquette reelle, des conclusions tirees de l'etude theorique. Conception du prototype d'un analyseur spectral numerique adapte a la mesure de la densite spectrale de bruit de fond stationnaire

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Joly, Loïc. "Etude du mouvement du spin d'électrons dans des systèmes ferromagnétiques mesuré en géométrie de réflexion par spectroscopie électronique résolue en spin." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2006. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2006/JOLY_Loic_2006.pdf.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'étude du mouvement du spin d'électrons dans des systèmes ferromagnétiques mésuré par spectroscopie électronique résolue en spin en géométrie de réflexion. Dans une première partie, nous avons étudié le mouvement du spin dans des couches minces polycristallines du Fe, du Co et du Ni. De ces expériences, nous avons mis en évidence que le mouvement de la polarisation des électrons est fortement lié à la structure de bande électronique du ferromagnétique. La modélisation de la couche ferromagnétique par un modèle d'une marche de potentiel dépendante du spin peut expliquer le comportement aux énergies élevées. La forte variation du mouvement du spin aux faibles énergies, cependant, s'explique par la présence d'une bande interdite dépendante du spin dans la structure électronique du ferromagnétique. Des calculs ab initio corroborent cette interprétation. La seconde partie de ce travail a porté sur l'étude du mouvement de spin dans des puits quantiques formés par un film ferromagnétique de Co(001) recouvert d'un film non magnétique de Cu. L'apparition d'états quantiques dans de tels puits est à l'origine de phénomènes oscillatoires dans les films minces. De plus, la présence d'interfaces magnétiques ajoute une dépendance de spin au confinement quantique. Cependant, aucune étude n'avait encore été menée sur le mouvement du spin dans de tels systèmes. Dans un premier temps, des mesures en fonction de l'énergie des électrons ont révélées des oscillations du mouvement du spin. Nous avons pu montrer qu'un lien certain existe entre les oscillations du mouvement du spin et l'apparition des états de puits quantiques. Dans une seconde expérience, nous avons observé des oscillations à la fois de l'intensité et du mouvement du spin en fonction de l'épaisseur de la couche de couverture et ceci pour plusieurs énergies des électrons incidents. Nous avons montré qu'un modèle d'interféromètre électronique de type Fabry-Pérot permet de très bien modéliser ces oscillations
In this thesis we investigated the spin motion of electrons in ferromagnetic systems by spin-polarized electron scattering spectroscopy in reflection geometry. In the first part, we studied the spin motion in thin polycrystalline layers of Fe, Co, and Ni. The experiments showed that the electron-spin motion is strongly correlated to the electronic band structure of the ferromagnet. A modelization of the ferromagnetic layer by a spin-dependent potential step model can explain the behaviour at high electron energies. However, the strong variation of the spin motion at low energies is explained by the presence of a spin-dependent band gap in the electronic band structure of the ferromagnet. Ab-initio calculations corroborate this interpretation. In the second part of the thesis, we studied the electron-spin motion in quantum wells formed by a ferromagnetic film of Co(001) that is covered by a non-magnetic film of Cu. The appearance of quantum well states is at the origin of a lot of oscillatory phenomena in thin film systems. Moreover, the presence of a magnetic interface adds a spin dependence to the quantum confinement. However, no study has been done on the spin motion in these type of systems. In a first step, measurements as a function of the electron energy revealed an oscillatory behaviour of the spin motion. We have shown that a clear relation exists between the oscillation of the spin motion and the presence of quantum well states. In a second experiment, we observed oscillations both of the reflected intensity and of the spin motion as a function of the Cu thickness. It is shown that a Fabry-Pérot interferometer model can very well describe these oscillations

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Joly, Loïc Weber Wolfgang. "Etude du mouvement du spin d'électrons dans des systèmes ferromagnétiques mesuré en géométrie de réflexion par spectroscopie électronique résolue en spin." Strasbourg : Université Louis Pasteur, 2006. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/567/01/JOLY2006.pdf.

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Danilo, Cécile. "Modélisation théorique de la spectroscopie d'actinides solvatés." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10036/document.

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Abstract:

L'objectif initial de cette thèse est l'interprétation d'expériences de relaxation en Résonance 1 Magnétique Nucléaire (Nuclear Magnetic Relaxation Dispersion) réalisées sur des solutions aqueuses d'U4+, :NpO+2 et PuO²+2 tous de configuration électronique f². Les solutions de Neptunyle(V) et de Plutonyle(VI) présentent, de façon étonnante. une relaxivité nettement supérieure à celle mesurée pour l'Uranium(IV). Il est envisageable que ce soit dü à des temps de relaxation électronique différents. Cette hypothèse a été examinée en comparant les spectres électroniques de ces trois composés calculés avec une méthode à 2 étapes SOCI (Spin~Orbit Configuration~lnteraction) en phases gazeuse et aqueuse. Les effets de la corrélation électronique (traitée dans une première étape) et de la relaxation spin~orbite (traitée dans la seconde étape) ont été étudiés en détails. Un des défis actuels de la chimie quantique est de pouvoir étudier des systèmes de taille croissante afin d'utiliser des modèles de plus en plus réalistes tout en ne négligeant pas les effets de la corrélation électronique. La Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT). a été créée à cette fin. Cependant son utilisation sur des systèmes comprenant des actinides est sujette à controverse. Ce point a été discuté dans le cadre de l'élucidation du mécanisme d'échange de molécules d'eau entre les première et deuxième sphères d'hydratation de l'Uranyle(VI). Le troisième et dernier projet porte sur l'analyse de spectres d'absorptions d'Uranyle(V) complexé. Les spectres électroniques de UO2+ et [UO2(CO3)3]5- ont été calculés afin de quantifier l'influence des ligands carbonate sur le spectre de l'Uranyle(V)
The framework of this PhD is the interpretation of Nuclear Magnetic Relaxation Dispersion experiments performed on solvated U4+, NpO2+ and PuO²2+, which aIl have a f² configuration. Unexpectedly the two actinyl ions have a much higher relaxivity than U4+,. One possible explanation is that the electronic relaxation rate is faster for Uranium(IV) than for the actinyl ions. We address this problem by exploring the electronic spectrum of the three compounds in gas phase and in solution with a two-step SOCI (Spin~Orbit Configuration~Interaction) method. The influence of electron correlation (treated in the first step) and spin~orbit relaxation effects (considered in the second step) has been discussed thoroughly. Solvent effects have been investigated as well. Another issue that has been questioned is the accuracy of Density Functional Theory for the study of actinide species. This matter has been discussed by comparing its performance to wave-function based correlated methods. The chemical problem chosen was the water exchange in [UO²+2 (H2O)5]. We looked at the associative and at the dissociative mechanisms using a model with one additional water in the second hydration sphere. The last part of the thesis dealt with the spectroscopy of coordinated Uranyl(V). Absorption spectrum of Uranyl(V) with various ligands has been recorded. The first sharp absorption bands in the Near-Infrared region were assigned to the Uranium centered 5f-5f transitions, but uncertainties remained for the assignment of transitions observed in the Visible region. We computed the spectra of naked U02+ and [UO2(CO3)3]5- to elucidate the spectral changes induced by the carbonate ligands

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Sénès, Mathieu. "Dynamique de spin des excitons neutres ou chargés dans les boîtes quantiques InAs/GaAs." Toulouse, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAT0014.

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Abstract:

Ce mémoire porte sur l'étude de la dynamique de spin des porteurs dans les boîtes quantiques auto-organisées InAs/GaAs non intentionnellement dopées ou dopées négativement ou positivement. Grâce à des expériences de photoluminescence résolue en temps, nous avons observé les battements quantiques du spin de l'exciton neutre, permettant ainsi de mesurer le clivage en énergie entre les états propres de la paire électron-trou. Le même type d'expériences réalisées en appliquant un champ magnétique longitudinal nous a permis de mesurer le facteur de Landé de l'exciton. Nous avons ensuite étudié la dynamique de spin dans des échantillons de boîtes dopées négativement. Quel que soit le niveau de dopage, nous avons observé que la polarisation circulaire de la luminescence était de signe opposé à celle du laser excitateur. Nous avons proposé un modèle basé sur la contribution anisotrope de l'interaction d'échange entre électrons et trous qui permet d'expliquer ce résultat. Nous avons également démontré qu'il était possible de manipuler le spin de l'électron résident sous excitation optique non résonante. Enfin, nous avons réalisé des expériences préliminaires de photoluminescence résolues en polarisation sur des échantillons de boîtes dopées positivement, grâce auxquelles nous avons confirmé le blocage de la relaxation du spin de l'électron sous excitation strictement résonante. Le mécanisme de flip-flop que nous avons introduit et utilisé pour expliquer les dynamiques de spin dans les boîtes quantiques dopées négativement nous a permis de rendre compte des dynamiques de polarisation circulaire observées dans les boîtes dopées négativement sous excitation non résonante
We have investigated the carriers spin dynamics in neutral, N-doped and P-doped self-organized InAs/GaAs quantum dots. In time resolved photoluminescence experiments, we have observed quantum beats of the neutral exciton spin, allowing us to mesure the energy splitting between exciton eigenstates. In a longitudinal magnetic field, we have determined the Lande g factor of the quatum dots excitons. We have also studied spin dynamics in negatively doped quantum dots. Independent of the number of doping electrons in the dot, we observe a luminescence with a circular polarisation opposite to the excitating laser. We propose a model based on the anisotropic exchange interaction between electrons and holes to explain this result. We also demonstrate that it is possible to manipulate the doping electron spin with non resonant optical excitations. We have performed polarisation resolved experiments on positively charged quantum dot samples, and we have confirmed the electron spin relaxation quenching under strictly resonant excitation. Under non resonant excitation, the observed spin dynamics in P-doped quantum dots can be explained with the flip-flop mechanism, dominant in N-doped quantum dots

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Pardanaud, Cédric. "Etude de la conversion de spin nucléaire de l'eau en matrices de gaz rares : mesures, modélisation de l'influence des interactions spin-spin intermoléculaires et contexte astrophysique." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00259961.

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Abstract:

Les molécules ayant des protons en position échangeable possèdent des isomères de spin nucléaires différents. Leur interconversion, interdite à l'ordre zéro par la mécanique quantique, dépend en partie de l'environnement.
Dans les atmosphères cométaires, la mesure du rapport d'abondance de ces isomères pour les molécules de H2O, NH3, CH4, et plus récemment de CH3OH, montre un écart à l'équilibre thermodynamique. Sa signification physique est à ce jour au cœur d'un débat : est- ce un indicateur de la température qui régnait dans l'environnement primordial au sein duquel se sont formées ces molécules ?
Ce travail expérimental alliant techniques de vide et de cryogénie, vise à identifier, en amont d'une étude dans les glaces cométaires, certains paramètres impliqués dans la conversion de spin nucléaire de H2O isolée dans des environnements plus simples : les matrices de gaz rare. Dans un tel environnement, un enrichissement en isomère de spin ortho ou para est produit par un changement brutal de température (entre 4,2 et 30 K). La détermination du temps de retour à l'équilibre thermodynamique se fait à partir de l'enregistrement dans le temps des spectres infrarouges ro-vibrationnels des modes Ν2 (déformation angulaire) et Ν3 (élongation antisymétrique), au moyen d'un spectromètre commercial IR par transformée de Fourier.
L'étude systématique en fonction de la concentration que nous avons réalisée à 4,2 K en matrice d'argon, montre qu'il existe deux régimes de conversion qui sont en compétition. Pour des dilutions [Ar/H2O] supérieures à 1000, les temps de conversion (~670 minutes) sont indépendants de la concentration et atteignent un plateau. Cette conversion qui n'est pas imputable à des effets parasites (impuretés moléculaires, exposition au rayonnement IR du spectromètre, influence du support, ...) est sans doute due à un processus d'origine intramoléculaire, accéléré par la matrice. Par contre, en dessous du 1000ème, une accélération très nette de la conversion avec l'augmentation de la concentration est observée (~180 minutes au 50ème), indiquant clairement une origine intermoléculaire. Nous avons, dans ce cadre, développé un modèle faisant intervenir des interactions magnétiques entre les spins nucléaires des protons appartenant à des molécules d'eau différentes, et des échanges d'énergie avec les phonons de la matrice. Ce modèle, qui ne dépend que de l'écart en énergie entre les niveaux de rotation et du taux de relaxation collisionnelle de la molécule isolée en matrice, autorise la conversion d'origine intermoléculaire à 4,2 K en ouvrant un canal de conversion couplant le premier niveau de rotation de chacun des isomères de spin. L'existence d'un deuxième canal, plus efficace d'un ordre de grandeur à 25 K, dû à un effet de population, explique l'accélération observée à température croissante.
La substitution de l'argon par du néon, du krypton ou du xénon, a permis de montrer, en accord complet avec le modèle, que le mécanisme d'origine intermoléculaire est plus efficace dans la matrice qui a le paramètre de maille le plus faible.

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Dong, Xu. "Ultrafast infrared spectroscopy applied to spin crossover materials." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S111/document.

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Abstract:

Ces dix dernières années ont vu émerger des avancées technologiques majeures, nous permettant capturer une image instantanée des processus physique. L'amélioration systématique de la résolution temporelle de ces instants, grâce aux lasers (de différente sorte) aux impulsions ultracourtes, a joué un rôle important dans l'exploration des transitions de phases photo-induites dans différents matériaux, et leur potentiel applicatif. Néanmoins, ce progrès technologique incontestable a poussé à ses limites notre capacité de décrire les phénomènes hors-équilibre très complexes qui pilotent les transitions. Ils sont intrinsèquement multi-échelles dans le temps et dans l'espace, s'étalant de la femtoseconde aux plusieurs jours, et de la dimension atomique jusqu'à celle d'un cristal macroscopique. Les expériences résolues en temps permettent de séparer temporellement différents dégrées de liberté et les phénomènes pilotés par ceux-ci, au lieu d'observer seulement leur moyenne statistique. La première étape (processus photo-induit) de cette séquence temporelle est liée à l'absorption d'un photon, la deuxième (élastique) est pilotée par la dilation du volume macroscopique du matériau, et la troisième étape (thermique) est due aux effets de chaleur. Cette approche séquentielle offre de nouvelles possibilités pour mieux comprendre comment impacter les matériaux de façon contrôlée et efficace. Les lasers opérant dans le moyen infrarouge (mid IR) permettent de suivre le déroulement d'une transition de phase par le changement de vibrations des molécules/liaisons ciblées. Cette spécificité au site moléculaire combinée avec la résolution en temps ultracourte devrait ouvrir une nouvelle fenêtre d'observation des phénomènes qui échappaient aux études scientifique. Ce travail de thèse a commencé exactement dans cet esprit. L'effort majeur a été dédié à l'application de la spectroscopie mid IR ultrarapide aux matériaux présentant une conversion de l'état de spin, [Fe(3-MeO-SalEen)]2PF6 en particulier. La principale difficulté de ce travail consistait à décrypter le contenu spectral des molécules hors-équilibre. Nous avons découvert que l'approche utilisé dans les spectroscopies résolues en temps de plus haute énergie (UV/VIS) ne suffit pas pour étudier la problématique posé dans le cadre de cette thèse. Une nouvelle approche a été pensée pour modéliser les spectres résolus en temps, et celle-ci consistait à séparer la réponse spectrale en deux contributions : le transfert de poids spectral, et un décalage spectral. J'ai pu démontrer que ces deux contributions suivent sensiblement le changement d'état de spin, et la pression (dilatation du volume). L'analyse de données basée sur ce modèle, corrobore les résultats obtenus jusqu'alors avec d'autres techniques. Sur l'échelle de temps ultracourts, plus difficile à modéliser, nous avons pu néanmoins résoudre très clairement le refroidissement vibrationnelle (VC) de l'état électronique haut spin -chaud. A ma connaissance, ce phénomène dans un système solide présentant crossover de spin n'a jamais été observé directement
The past few decades have seen great advancements in technology that allow us to capture the picture of a physical process, as the adage “seeing is believing” implies how people understand the world. The increasing temporal resolution of lasers played an important role in the study of materials, among which materials exhibiting photo-induced phase transition are of great importance thanks to their potential for future applications. However, as we proceed further and further in the investigation of the mechanism of phase transition, we found ourselves confronted with the very complex nature of phase transition dynamics. It is intrinsically multi-scale in time and space, from femtosecond to days and from atomic dimensions to macroscopic distances. Time resolved experiments disentangle different degrees of freedom and different phenomena in a step-like manner, rather than providing a statistical average. The first step is photo induced due to absorption of photons, the second step (elastic step) is pressure induced due to volume dilation, and the third step is temperature induced due to dissipation of heat. This step-like approach offers an opportunity to understand the mechanism, so that we could effectively impact the materials and possibly control phase transition. Mid IR lasers have a unique advantage of monitoring phase transition through vibrational modes on specific molecular sites. Implementing ultrafast mid IR spectroscopy in phase transition materials should be therefore very insightful in discovering new phenomena and revealing hidden mechanism. This PhD project, focusing on mid IR technique, started exactly in this context. The main effort is dedicated to the application of ultrafast mid IR spectroscopy to the spin crossover solids, [Fe(3-MeO-SalEen)]2PF6. The major challenge in this work was to comprehend the shape of transient mid IR spectra. We found out that this is conceptually different from the experiences accumulated in UV/VIS spectroscopy. A suitable model had to be developed, separating the transient IR spectra into two contributions: spectral weight transfer and spectral shift. I demonstrated that these two components are sensitive to the spin change and pressure effect (volume dilation), respectively. Data analysis based on the new model shows consistency with previously published results. On the ultrafast timescale, more difficult to fit our model to, vibrational cooling (VC) of electronically hot HS state has been very well resolved. To the best of my knowledge, direct observation of VC in solid state SCO compound by IR spectroscopy has not been reported earlier

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Abellaoui, Lahcen. "Conception d'un analyseur numérique de densité spectrale de bruit de fond électronique." Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1989MON20235.

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Abstract:

Presentation du bruit de fond electronique et des principes de mesure de sa densite spectrale de bruit par echantillonnage. Definition des besoins lies a la mesujre de densite spectrale de bruit et conception d'un analyseur numerique dans la bande 0,1 hz-10 mhz les satisfaisant. Presentation des resultats experimentaux

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Issautier, Karine. "Etude du vent solaire hors ecliptique par spectroscopie du bruit thermique a partir des observations radio d'ulysse." Paris 11, 1998. http://www.theses.fr/1998PA112298.

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Abstract:

Nous etudions dans ce travail la structure a grande echelle du vent solaire, en periode de minimum d'activite solaire, grace aux mesures in situ de la sonde ulysse. A son bord, le recepteur radio urap enregistre les fluctuations electrostatiques des particules du plasma ambiant qui se produisent au voisinage de l'antenne filaire de la sonde. L'analyse spectrale de ce bruit thermique fournit essentiellement une mesure precise de la densite et de la temperature des electrons du plasma. Premierement, nous generalisons la methode de spectroscopie du bruit thermique aux protons du vent solaire, en calculant le bruit protonique decale doppler par la vitesse du plasma. Notre interpretation quantitative explique completement les spectres de puissance mesures. Outre la determination de la vitesse du vent solaire, cette nouvelle methode ameliore le diagnostic des electrons thermiques. Nous l'avons donc appliquee en routine aux observations d'ulysse. Aux hautes latitudes, la construction d'histogrammes precis de densite et temperature electronique revele un etat stationnaire et bien defini du vent solaire rapide. Dans ce cas, le profil radial de densite correspond a une expansion a symetrie spherique, et le gradient radial de la temperature thermique des electrons est a mi-chemin entre une description adiabatique et isotherme. Finalement, nous expliquons theoriquement les principales caracteristiques du vent solaire par un approche cinetique sans collision. Nous calculons analytiquement les expressions du potentiel electrostatique, de la temperature totale electronique, et de la vitesse terminale du vent solaire. Notre modele predit l'evolution de la temperature moyenne des electrons, a grande distance, en fonction des parametres dans la couronne et semble reconcilier les diverses determinations obtenues aux cours des precedentes missions.

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Dareys, Bruno. "Etude dynamique des excitons dans les puits quantiques : formation, relaxation de spin." Toulouse, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAT0010.

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Abstract:

Nous etudions la dynamique des excitons dans les puits quantiques intrinseques a semiconducteurs iii-v par spectroscopie resolue en temps de la photoluminescence. La these est divisee en 4 chapitres. Dans le premier, nous rappelons brievement le calcul des etats excitoniques dans les puits quantiques compte tenu du melange d'etats de la bande de valence. On souligne l'importance de l'interaction d'echange electron-trou et en particulier on souligne le role qu'elle joue dans l'interaction exciton-photon. Dans le chapitre suivant nous presentons le principe experimental qui nous permet d'effectuer la spectroscopie de la photoluminescence des puits quantiques avec une resolution temporelle proche de la picoseconde. Au chapitre 3, nous montrons que la luminescence des puits quantiques est dominee par la recombinaison excitonique au regime de puissance que nous utilisons. Nous demontrons que l'exciton se forme a partir d'une paire d'electron et de trou independamment photogeneres par des photons d'energie superieure au gap du puits. La polarisation initiale de la luminescence nous permet de mettre experimentalement en evidence l'effet du melange des etats de valence et un temps de transfert interbande trou lourd-trou leger de l'ordre de la picoseconde. Dans le dernier chapitre, nous etudions la relaxation de spin de l'exciton. Nous montrons l'existence d'un processus de relaxation directe entre les deux etats radiatifs de l'exciton et nous l'interpretons a l'aide de l'interaction d'echange electron-trou. Enfin nous proposons une methode de mesure directe du temps de retournement de spin du trou

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Le, Gall Claire. "Dynamique et contrôle optique d'un spin individuel dans une boîte quantique." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00670963.

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Abstract:

Nous avons étudié les propriétés dynamique d'un spin individuel dans une boite quantique de semiconducteur II-VI (spin d'un atome de Mn ou electron résident). Une boîte quantique comportant un atome de manganese présente six raies qui permettent de sonder optiquement l'état de spin du Manganese. Des expériences pompe-sonde réalisées sur boîte unique ont permit de montrer que le spin du Mn peut être orienté optiquement en quelques dizaines de ns, que le temps de vie $T_1$ de ce spin est supérieur à la $mu$s, et que le pompage optique en champ nul est controlé par une anisotropie magnétique induite par les contraintes. Par ailleurs, dans le but d'identifier les mechanismes du pompage optique, nous avons mis en évidence des processus de relaxation de spin au sein du système exciton-manganese, durant la durée de vie de ce dernier. Enfin, nous avons mis en evidence un effet Stark optique sur chacune des raies d'une boîte quantique magnétique. Concernant la dynamique d'un électron dans une boîte quantique II-VI, nous avons mis en évidence le pompage du spin de l'électron résident ainsi que des noyaux.

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Ndoye, Chérif A. A. Daniel Chantal Strich Alain. "Electronic spectroscopy of small organic and organometallic molecules : electronic correlation, vibronic and spin-orbit couplings." Strasbourg : Université de Strasbourg, 2009. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/1149/01/NDOYE_Cherif_2008.pdf.

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Paillard, Mathieu. "Dynamique de relaxation de spin dans les boîtes quantiques auto-organisées InAs/GaAs." Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0011.

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Abstract:

Ce mémoire porte sur l'étude de la dynamique des porteurs dans les boîtes quantiques auto-organisées InAs/GaAs par spectroscopie de photoluminescence résolue en temps. L'excitation strictement résonante du niveau d'énergie fondamental des boîtes nous a permis de déterminer directement le temps de vie radiatif de l'exciton dans ces nanostructures. En analysant l'alignement et l'orientation de spin de l'exciton après pompage optique, nous avons démontré le blocage de la relaxation de spin dans les boîtes à basse température. L'adjonction d'un champ magnétique longitudinal permet en outre de sonder la structure fine de l'exciton, au travers d'expérience de conversion alignement / orientation de spin. Lors d'expériences de pompage optique orienté réalisées sous excitation non résonante, nous observons une augmentation transitoire à priori inattendue du taux de polarisation circulaire de la luminescence des états excités des boîtes. Cet effet interprété en terme de "redistribution du spin électronique moyen" sur les différents niveaux d'énergie discrets des boîtes a pour origine le blocage de la relaxation d'énergie des électrons du fait du principe d'exclusion de Pauli. Des simulations basées sur une approche en terme de micro?états permettent de rendre compte de la dynamique de polarisation observée sur les différents niveaux d'énergies des boîtes
We have investigated the carrier dynamics in self-organized InAs/GaAs quantum dots structures by time-resolved photoluminescence. By performing a strict resonant excitation of the quantum dot ground state, we have directly measured the exciton radiative recombination time. At low temperature, we observe strictly no decay of both the linear and the circular luminescence polarization. This demonstrates that neither the electron, nor the hole spin relax on the exciton lifetime scale (2̃,5 ns). These experiments allow also to probe the exciton fine structure without resolving it spectrally. After optical orientation of carrier photogenerated under non resonant excitation, an unexpected increase of the quantum dot excited state luminescence polarization is observed. This effect is interpreted in terms of Pauli blocking which prevent the relaxation of an electron in the quantum dot ground state already occupied by another electron with the same spin orientation. We have developed a simple theoretical model, based on the Master Equation of Microstates, which qualitatively describes the experimental results

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Quinsat, Michaël. "Etude d'un auto-oscillateur non-isochrone : Application à la dynamique non-linéaire de l'aimantation induite par transfert de spin." Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENY083/document.

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Abstract:

Les oscillateurs à transfert de spin (STO) sont des oscillateurs Radiofréquence nanométriques dont la fréquence peut être variée d'un ordre de grandeur. Cette forte agilité en fréquence provient des propriétés non-linéaires de la dynamique de l'aimantation induite par le transfert de spin (STT) dans des multicouches magnétiques nano-structurées. Cette forte agilité en fréquence a le désavantage d'induire une forte sensibilité au bruit. La pureté spectrale des STO est alors bien en dessous des pré-requis pour les applications en télécommunications. Les principales propriétés de la dynamique de l'aimantation induite par le STT ont été décrites simplement à l'aide de la théorie non-linéaire des ondes de spin. Cependant des informations importantes sur le mode d'excitation sont enfouies dans des paramètres phénoménologiques tels que le couplage amplitude-phase NU et le taux de relaxation Gp. La détermination de ces paramètres avec précision est d'un intérêt primordial pour la description de la dynamique non-linéaire. Cette thèse décrit plusieurs méthodes expérimentales pour extraire ces paramètres. La première est la spectroscopie de bruit depuis le domaine temporel qui permet l'extraction des Densités Spectrales de Puissance du bruit d'amplitude et de phase. Leur analyse dans le cadre des modèles théoriques permet non seulement d'extraire directement les paramètres non-linaires mais également de quantifier le bruit de phase qui a un intérêt technologique. Ceci est démontré pour des dispositifs basés sur des jonctions tunnels magnétiques. La deuxième méthode est basée sur l'analyse des largeurs de raies des harmoniques du signal, où il est montré que du fait des propriétés non-isochrones des STO, la relation entre Dfn et Df1 est non triviale et permet l'extraction de NU et Gp. Nous utilisons alors toutes les informations obtenues sur le régime autonome de la dynamique des STO pour comprendre leur dynamique non-autonome qui sont des pré-requis à leurs utilisations dans des architectures RF complexes
Spin Torque Oscillators (STO) are nano-sized Radio-Frequency oscillators whose frequency agility can be tuned by an order of magnitude. This tuning originates from the non-linear properties of the underlying magnetization dynamics that is induced by spin transfer torque (STT) in multilayered magnetic nanostructures. Being highly tunable in frequency has the inconvenient of creating a very strong sensitivity to noise. As a result the spectral purity of STOs is far below the one required for applications for instance in telecommunications. The magnetization dynamics induced by STT has been described theoretically in the frame of nonlinear spin wave theory that makes the essential features of the underlying properties very transparent. However important information on the excitation mode are "buried" in phenomenological parameters such as NU the amplitude-phase coupling and Gp the amplitude relaxation rate. Determining these parameters with accuracy from experiments is thus an important issue. This thesis describes several experimental methods to extract these parameters. The first is time domain noise spectroscopy which permits to extract phase and amplitude noise Power Spectral Densities. Their analysis in the frame of theoretical models allows direct extraction of the nonlinear parameters, but also to quantify the technological relevant phase noise. This is demonstrated for magnetic tunnel junction devices. A second method is the analysis of higher harmonics linewidth, where it is shown that due to the non-isochronous property of STOs, the relationship between Dfn and Df1 is non-trivial and allows to extract NU and Gp. We then apply the information gathered on the autonomous dynamics of STOs to understand the non-autonomous dynamics of STOs that are a prerequisite for the use of STOs in complex RF architectures. It is shown experimentally how the nonlinear parameters influence this non-autonomous behaviour

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Belhadj, Thomas. "Spectroscopie optique et propriétés de spin des boites quantiques uniques de GaAs/AIGaAs formées par épitaxie par gouttelettes." Thesis, Toulouse, INSA, 2010. http://www.theses.fr/2010ISAT0012/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse, essentiellement expérimental, porte sur l'étude par photoluminescence résolue spatialement, temporellement et en polarisation des propriétés de spin des boîtes quantiques uniques de GaAs/Al GaAs formées par épitaxie par gouttelettes. Les travaux présentés sont organisés autour de trois parties.Une première partie dédiée à l'étude expérimentale de la corrélation temporelle des photons émis par les boîtes quantiques incorporées dans une membrane bidimensionnelle de cristaux photoniques. Une dépendance en puissance de la probabilité de coïncidence lors de la corrélation croisée entre les transitions excitonique et biexcitonique de la même boîte est observée et modélisée en fonction du taux d'occupation de la boîte.Une deuxième partie porte sur les règles de sélection optique dans ces structures, pointde départ pour des expériences de pompage optique. L'observation de l'orientation de la polarisation des photons émis par les différentes transitions de la boîte quantique nous permet de mettre en évidence un couplage entre les états de trous lourds et de trous légers.Ce couplage est modélisé en fonction de la forme et de l'orientation de la boîte quantique par rapport aux axes cristallographiques.La dernière partie porte sur des expériences de polarisation du spin des noyaux de la boîte quantique par transfert de la polarisation du spin de l'électron. Ce transfert de polarisation, dû à l'interaction hyperfine entre électron et noyaux, dépend de différents paramètres temporels que nous pouvons ajuster avec notre modèle. Nous présentons également une mesure directe du temps de construction de cette polarisation nucléaire
This thesis present experimental studies of spin properties in GaAs/AlGaAs quantumdots grown by droplet epitaxy by spatially and temporally resolved photoluminescence measurements. This studies are presented in three different parts. The first part is dedicated to the study of the temporal correlation of the photons emitted by a quantumdot embdedded in two-dimensional photonic crystal membrane. We observe the power dependanceof the coincidence probability by cross-correlation measurements between the biexcitonic and the excitonic transitions into a single quantum dot. Our findings are qualitatively understood with a statistic model. The second part focuses on optical selection rules in these structures, starting point for spin injection experiments. We evidence the mixing between heavy holes and light holes states by analysing the polarisation direction of the luminescence from a single quantum dot. We explain the states mixing by a model that takes into account the shape and the tilting of the quantum dot with respect to the crystallographic axes. The last part presents optical pumping experiments. We inject spinpolarised electrons and observe the creation of a dynamical nuclear polarisation. This polarisation transfert, due to hyperfine interaction, depends on caracteristic times that we can extract thanks to our model. We also present a direct measurement of the creation time of the nuclear spins polarisation

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Brimont, Christelle. "Dynamique de relaxation de spin excitonique dans le nitrure de gallium." Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00369456.

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Abstract:

Par des méthodes de spectroscopie ultra-rapide, nous avons étudié la relaxation de spin excitonique dans des couches de GaN épitaxiées sur des substrats de saphir et SiC. En nous appuyant sur les règles de sélection pour les transitions optiques, nous avons utilisé des impulsions laser polarisées ultra-courtes (~ 100 fs) pour réaliser l'orientation optique des populations excitoniques et étudier leur évolution temporelle. Nous déduisons, de l'observation d'une transition induite exciton-biexciton, que le processus de Bir-Aronov-Pikus, qui met en jeu la relaxation en bloc du spin de l'exciton, joue un rôle négligeable par rapport à la relaxation du spin des porteurs individuels. En outre, nous montrons que la grande densité de dislocations traversantes, générées pendant l'hétéroépitaxie de GaN sur un substrat désaccordé en paramètre de maille, favorise la relaxation de spin via le mécanisme d'Elliott-Yafet. La dépendance en température de la dynamique de spin vient conforter cette interprétation. Nous montrons également que la structure de la bande de valence a une forte influence sur la relaxation du pseudo-spin du trou. En particulier, celle-ci est ralentie lorsque l'éclatement en énergie ∆EAB entre les bandes de trous -lourd et -léger est supérieur à l'élargissement inhomogène Γ des transitons excitoniques. Un fort taux de polarisation circulaire de DR/R (~50%) est également déterminé dans ce cas. Au contraire, lorsque Γ > ∆EAB, les résonances A et B se recouvrent et le système est alors équivalent à une structure blende de zinc dans laquelle le sommet de la bande de valence est quatre fois dégénéré. Le taux de polarisation de DR/R est alors plus faible (~10%) et les temps de relaxation de spin plus courts.

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Cucchiara, Julien. "Effets de transfert de spin dans des nanopiliers aux aimantations perpendiculaires." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00614929.

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Abstract:

Le transfert de spin ouvre la voie à un nouveau contrôle de l'aimantation d'un nanoaimant utilisant un courant polarisé en spin plutôt qu'un champ magnétique. Plusieurs travaux ont montré l'efficacité de ce phénomène dans des nanopiliers aux aimantations perpendiculaires. Par conséquent, nous avons décidé pour cette thèse d'analyser en détail l'effet du transfert de spin sur ces dispositifs. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à une approche globale du comportement de ces systèmes basée sur l'étude de leurs diagrammes de phase courant-champ. Grâce à la comparaison de nos données expérimentales avec différentes prédictions théoriques nous avons démontré que la plupart de nos observations sont expliquées par la brisure de la symétrie uniaxiale de nos systèmes engendrée sans doute par un axe d'anisotropie et/ou un champ magnétique non-perpendiculaires. De plus, nous avons développé une description purement énergétique de ces dispositifs permettant de comprendre simplement l'origine physique de leur comportement. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés au processus de retournement de l'aimantation de ces nanopiliers commençant par la nucléation d'un domaine et se poursuivant par la propagation d'une paroi de domaine. Notre étude combine les analyses de phénomènes thermiquement activés, de diagrammes de phase et de simulations micromagnétiques. Elles tendent toutes à montrer que le processus de nucléation est proche d'un comportement de type Stoner-Wohlfarth alors que le processus de propagation semble très dépendant de la structure de la paroi de domaine en particulier pour l'action du transfert de spin.

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Hachem, Walid. "Déconvolution autodidacte au second ordre de signaux vectoriels en présence de bruit additif." Marne-la-Vallée, 2000. http://www.theses.fr/2000MARN0088.

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Abstract:

Cette these traite d'identification dite autodidacte de canaux de transmission lineaires a temps discret. On s'interesse plus particulierement aux techniques d'identification basees sur les statistiques du second ordre du signal recu representees par sa fonction de covariance. La premiere partie de cette these concerne l'identification d'une fonction de transfert rationnelle multi-entree multi-sortie a partir de la fonction de covariance associee a cette fonction privee du coefficient de covariance central. Ce probleme se rencontre dans les situations concretes ou le bruit additif est spatialement colore. Deux approches independantes qui reclament des conditions peu restrictives sur la fonction de transfert a estimer sont proposees. Ces deux methodes exploitent une fonction matricielle qui ne depend explicitement que des coefficients de covariance connus. - la premiere approche estime le coefficient central a l'aide d'une technique de type sous-espace appliquee a cette fonction matricielle. Une fois ce coefficient estime, l'estimation de la fonction de transfert elle-meme est un probleme du second ordre classique. - la deuxieme approche est basee sur la factorisation de wiener-hopf de cette fonction matricielle par rapport au cercle-unite. Elle debouche sur l'estimation directe de la fonction de transfert. La deuxieme partie de la these concerne l'estimation de canaux cdma en liaison montante. Les conditions d'identifiabilite requises par les algorithmes sous-espace connus ne sont pas claires. Un algorithme qui requiert une condition d'identifiabilite claire et non restrictive est propose. Une analyse des performances theoriques de cet algorithme dans les conditions asymptotiques est egalement proposee

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Wittrock, Steffen. "From noise & stability to synchronization & complex dynamics in spin torque nano-oscillators." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASS088.

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Abstract:

Les nano-oscillateurs à transfert de spin (STNOs) présentent des fonctionnalités uniques pour les communications rf, la collecte d'énergie ou encore de nouvelles approches de calcul. Ils unifient ainsi les capacités clés multifonctionnelles des nanodispositifs dans le cadre de l'industrie 4.0 et mettent l'accent sur les potentialités de la spintronique, même au-delà du paradigme du CMOS. En plus de leur taille nanométrique, leur résistance aux rayonnements, leur agilité en fréquence, leur faible consommation d’énergie et compatibilité CMOS, une de leurs propriétés clé est leur forte non-linéarité, qui ouvre la voie vers des divers phénomènes physiques intéressants. Toutefois, cette non-linéarité est également à l'origine de la faible cohérence spectrale des oscillateurs, ce qui est un des obstacles jusqu'à présent dans les développements applicatifs. Cette thèse vise à fournir une compréhension plus approfondie du bruit du STNO sous l’influence de la non-linéarité. Généralisable à tous les types d'oscillateurs spintroniques, nous avons étudié à la fois expérimentalement et théoriquement la contribution du bruit de scintillement en 1/f dans le signal proche porteuse de STNO à base de vortex. Par ailleurs, l'influence de ce type de bruit sur la forme spectrale de l'oscillation a été étudiée et des moyens potentiels d'améliorer efficacement la cohérence sont proposés. Un autre axe de ce travail a été consacrée à l'étude du couplage et de la synchronisation de plusieurs STNOs, puisque ces capacités facilitent différents schémas d'application dans les technologies prospectives. En effet, au-delà de la synchronisation, de nouveaux phénomènes complexes sont démontrés et étudiés expérimentalement, tels que l'émergence de points exceptionnels dans le système couplé. En résumé, les résultats obtenus ouvrent de nouvelles perspectives non seulement pour la recherche fondamentale sur les STNOs, mais aussi pour de nouveaux types d'applications futures
Spin torque nano-oscillators (STNOs) present unique potential functionalities for rf-communications, energy harvesting or next-generation computing. Therewith, they unify hardware multifunctional key capabilities in the framework of Industry 4.0 and emphasize the potentialities of spintronics, even beyond the paradigm of CMOS. Along with the STNO’s nano-size, radiation-hardness, frequency tunability, low energy consumption and CMOS compatibility, their key characteristics is their strong nonlinearity, which opens up the path to various interesting physical phenomena. However, their nonlinearity also causes the oscillators’ poor spectral coherence, which so far limits their applicability in real practical devices. This PhD thesis aims at providing a deeper understanding of the STNO’s noise in the framework of nonlinearity. Generalizable to all types of spintronic oscillators, we experimentally and theoretically study the contribution of 1/f flicker noise at low frequency offsets in vortex based STNOs. We discuss the influence of this type of noise on the oscillation’s spectral shape and demonstrate potential means for efficient coherence improvements. Moreover, this PhD thesis is also dedicated to the coupling and synchronization of several STNOs, since these capabilities facilitate different applicational schemes in prospective technologies. Indeed, beyond synchronization, novel complex phenomena are experimentally demonstrated and studied, such as the emergence of exceptional points in the coupled system. In summary, the obtained results open up new perspectives not only for the fundamental research on STNOs, but also for novel types of future applications

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Paillasseur, Sébastien Pascal Jean-Claude. "Développement de la technique d'holographie acoustique de champ proche temps réel pour l'analyse de sources de bruit fluctuantes." [S.l.] : [s.n.], 2009. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2009/2009LEMA1001.pdf.

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Weiss, Béatrice. "Contribution à l'étude des états nucléaires de bas spin des noyaux de cesium impairs-impairs déficients en neutrons." Nice, 1987. http://www.theses.fr/1987NICE4112.

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Kawahara, Seiji Leo. "Spectroscopie à effet tunnel d'adatomes Kondo et de molécules uniques sur une surface magnétique." Paris 7, 2012. http://www.theses.fr/2012PA077118.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le contexte de l'électronique de spin. Dans une première partie, nous nous intéressons à l'effet Kondo induit par un atome 3d sur une surface ferromagnétique étudié en spectroscopie à effet tunnel. Nous montrons que la signature spectroscopique observée au-dessus d'atomes uniques de Co adsorbés sur des plots de fer auto-organisés sur une surface d'Au(l 11) peut se dédoubler sous l'effet du couplage avec les îlots. Un modèle de résonance Fano à deux niveaux en interaction avec un continuum permet d'ajuster les spectres tunnel et d'extraire la température Kondo et le champ magnétique qui induirait le dédoublement s'il s'agissait d'un effet Zeeman. Ce champ de plusieurs dizaines de Teslas est compatible avec la valeur connue du champ d'échange à la surface du fer. Des atomes bistables entre deux sites adjacents ont été observés, montrant de façon réversible un spectre dédoublé ou non. Dans une seconde partie, nous nous intéressons à la polarisation de spin de la densité d'états de molécules uniques de C₆₀ adsorbées sur une surface de Cr(OOl) observée en microscopie à effet tunnel résolue en spin. Les cartes de conductance différentielle et les spectres tunnel locaux montrent une magnétorésistance tunnel au-dessus des molécules. Des simulations liaisons fortes et ab initio ont permis d'identifier l'état moléculaire impliqué et de montrer que le substrat induit une levée de dégénérescence dépendant du spin. La magnétorésistance mesurée change de signe en fonction de la tension tunnel et atteint plusieurs dizaines de pourcents à des tensions de plusieurs centaines de mV
This work deals with two spintronics problems. In a first part, the Kondo effect induced by a 3d single atom adsorbed on a ferromagnetic surface is investigated using tunneling spectroscopy. We find that the tunneling spectra measured above Co adatoms on Fe/Au(l 11) islands can be split by the interaction with the substrate. We have successfully fit the tunneling signatures with a two levels Fano resonance, which allows to extract the Kondo temperature and the magnetic field that would induce such a splitting if it was due to a Zeeman effect. This field of several tens of Teslas is in good agreement with the expected Weiss field at thee iron surface. Some atoms were found to switch easily between two adjacent sites and show perfectly reproducible split/non split signatures. In a second part, we investigate the polarization of the local density of states of single C₆₀ molecules adsorbed on a Cr(OOl) surface using spin-polarized scanning tunneling spectroscopy. The spin resolved conductance maps and spectra show a significant tunneling magnetoresistance above the molecules. Tight-binding and ab initio simulations allow the identification of the polarized state, which derives from a lifting of degeneracy of one of the free molecule orbitals. The magnetoresistance is ascribed to a spin-splitting of this state and its spin-dependant hybridization with the Cr(OOl) surface. The Julliere magnetoresistance reaches several tens of percents at tunneling bias of hundreds of mV and its sign changes as a function of the bias

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Bachellier, Nicolas. "On surface spin detection and doping of metallocenes." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAE030/document.

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Abstract:

Le sujet principal de cette thèse est l'étude de métallocènes déposés sur une surface de cuivre. Leurs adsorptions et propriétés électroniques sont expérimentalement étudiées par microscopie à effet tunnel (STM) et spectroscopie par effet tunnel (STS). Nos résultats ont été validés par des calculs se basant sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Plus précisément, nous avons étudié la façon dont le ferrocène FeC10H10 et le nickelocène NiC10H10s'adsorbent sur le cuivre. Nous avons découvert que ces métallocènes forment spontanément des réseaux alternant molécules horizontales et verticales. Nous avons ensuite modifié la structure du ferrocène par l'ajout d'un atome de cobalt et caractérisé les propriétés magnétiques de la nouvelle molécule ainsi créée, notamment l'apparition d'un effet Kondo témoignant de l'apparition de propriétés magnétiques au sein de la molécule. L'étude spectroscopique du nickelocène a révélé une excitation de la molécule à basse énergie.Cette excitation se traduit par une réorientation du moment de spin de la molécule, passant d'une orientation perpendiculaire à l'axe principal de la molécule à une orientation parallèle à cet axe.Nous avons finalement transféré un nickelocène sur la pointe STM et utilisé cette pointe moléculaire pour sonder les états d'une seconde molécule. Nous avons alors obtenu une double excitation de spin dans notre jonction tunnel, avec une augmentation significative de la conductance due aux excitations
The main subject of this PhD thesis is the study of metallocenes deposited on copper surfaces. Their adsorptions and electronic properties are experimentally studied by scanning tunnelling microscopy(STM) and scanning tunnelling spectroscopy (STS). Our results were confirmed by density functional theory (DFT) computations. More precisely, we studied how ferrocene FeC10H10 and nickelocene NiC10H10 are adsorbed on copper. We found that these metallocenes spontaneously create networks alternating horizontal and vertical molecules. We added a cobalt atom to the ferrocene in order to modify its structure and we characterized the magnetic properties of the new molecule we created, in particular the appearance of a Kondo effect showing that magnetic properties appeared in the molecule. The spectroscopic study of nickelocene revealed an excitation of the molecule at low bias. This excitation consist in a change in the spin orientation of the molecule, going from an orientation perpendicular to the main molecule axis to an orientation parallel to this axis. We finally transferred a nickelocene to the STM tip and used this molecular tip to probe the states of a second molecule. We consequently obtained a double spin excitation in our tunnel junction, with a significant increase of the conductance due to excitations

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Manca, Marco. "Study of the optoelectronic properties of atomically thin WSe2." Thesis, Toulouse, INSA, 2019. http://www.theses.fr/2019ISAT0030.

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Abstract:

: Les dichalcogénures de métaux de transition (TMDs) constituent une famille de matériaux lamellaires riches de potentialités en optique et en électronique. La caractérisation des TMDs a permis la découverte de leurs propriétés physiques exceptionnelles : amincis à l’état de mono-feuillets, les TMDs semi-conducteurs deviennent des matériaux à bande interdite directe, donc très efficaces pour l’absorption ou l’émission de lumière. Le gap direct de ces semi-conducteurs est situé aux points K, à la frontière de la zone de Brillouin. Les propriétés optiques sont dominées par les excitons paires électron-trou liées par l’attraction de Coulomb et l’interaction lumière-matière y est extrêmement forte, l’absorption d’un faisceau lumineux pouvant atteindre 20% par monocouche. Outre l’existence du gap, les TMDs se différencient du graphène par leur fort couplage spin-orbite, ainsi que par la rupture de la symétrie d’inversion. En conséquence, les règles de sélection pour les transitions optiques à travers le gap ont un caractère chiral. Les états de spin opposés dans les bandes de valence et de conduction sont significativement clivés en énergie du fait de l’interaction spin-orbite. Cette propriété permet d’exciter optiquement des états de spin et de vallée spécifiques dans l’espace réciproque et de suivre leur comportement dynamique. Ainsi, les TMDs mono-feuillets constituent-ils des systèmes modèles très attractifs pour l’étude de la physique des états de spin et de vallée
Transition Metal Dichalcogenides (TMDs) are a family of layered materials with potential applications in optics and electronics. Following the discovery of graphene, TMDs were characterized and extraordinary physical properties were discovered: when thinned down to a monolayer, TMDs become direct band gap materials, therefore strongly facilitating light emission. The direct bandgap of these semiconductors is situated on the edge of the Brillouin zone, at the K-point. This is different from standard semiconductors for optoelectronics like GaAs where the bandgap is in the centre of the Brillouin zone. The optical properties are dominated by excitons, and light-matter interaction is extremely strong with up to 20% of light absorption per monolayer. In addition to a bandgap, TMDs present strong spin-orbit coupling and broken inversion symmetry. As a result, the optical transitions across the bandgap have chiral selection rules. The spin states in the valence and conduction bands are well separated in energy by the spin-orbit interaction. This makes it possible to optically address specific spin and valley states in momentum space and monitor their dynamics. As a result monolayer TMDs are exciting model systems for spin and valley physics: these research fields are termed spintronics and valleytronics. This motivated our work on the exact understanding of the optical transitions, their polarization selections rules and the different exciton states

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Rossé, Bertrand. "Détection γ [gamma] et faisceaux radioactifs : recherche de noyaux exotiques très déformés." Lyon 1, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/12/04/76/PDF/These.pdf.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la recherche de grandes déformations dans des noyaux lourds, très déficients en neutrons, proches de la ligne d'émission spontanée de proton, donc soumis à des conditions extrêmes d'isospin, dans la région de masse A~130. L'expérience a été réalisée au GANIL à Caen auprès de l'accélérateur de faisceaux radioactifs SPIRAL. Les noyaux étudiés ont été peuplés par des réactions de fusion-évaporation en utilisant un faisceau radioactif de 76Kr, déficient en neutrons et de période T½ = 14. 8 h. Les rayonnements γ ont été détectés par le multidétecteur EXOGAM, composé de « clovers » segmentés de germanium pour lesquels une nouvelle méthode de calibration en énergie des segments a été développée. Pour extraire les événements de fusion-évaporation d'un fort bruit de fond lié à la radioactivité du faisceau, nous avons couplé EXOGAM avec le détecteur de particules chargées légères DIAMANT ainsi qu'avec le spectromètre de grande acceptance VAMOS, utilisé pour la première fois pour la détection de résidus d'évaporation. L'analyse minutieuse de l'ensemble des données nous a permis de montrer que le couplage EXOGAM + DIAMANT + VAMOS est opérationnel et nécessaire pour l'étude de la structure des noyaux de cette région. De plus, nous avons pu mettre en évidence la première transition γ du noyau très exotique impair-impair 130Pm. Les résultats ont été interprétés à partir de calculs théoriques microscopiques auto-cohérents statiques et dynamiques effectués en collaboration avec les physiciens du groupe de Physique Théorique de l'IPN Lyon
This work is devoted to the search for highly deformed nuclei under extreme conditions of isospin, located near the proton drip-line, around A~130. The experiment was performed at GANIL (Caen) with the SPIRAL radioactive beam facility. The nuclei of interest were produced by fusion-evaporation reactions induced by the neutron deficient 76Kr radioactive beam (T½ = 14. 8 h). γ-rays were detected by the EXOGAM array, composed of 11 segmented germanium clover detectors, for which a new segment calibration method has been developed. To extract fusion-evaporation events of a overwhelming background due to the radioactivity of the beam, the EXOGAM array was coupled with the light charged particle detector DIAMANT and the high acceptance VAMOS spectrometer. The latter was used for the first time to detect fusion-evaporation residues. The detailed data analysis allowed us to demonstrate that the EXOGAM + DIAMANT + VAMOS coupling is operational and essential to investigate the structure of these nuclei. Furthermore, the first γ transition was observed in the very exotic odd-odd 130Pm nucleus. The results have been interpreted with static and dynamic self-consistent microscopic calculations in collaboration with the Theoretical Physicists of the IPN Lyon

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Dissertations / Theses on the topic 'Spectroscopie du bruit de spin'

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