Thèses : « Points de contacts quantiques »

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Zimmermann, Katrin. « Contacts ponctuels quantiques dans le graphène de haute mobilité ». Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY008/document.

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Résumé :

Dans le régime de l'effet Hall quantique, les porteurs de charge se propagent le long de canaux unidimensionnels situés au bords d'un gaz d'électron bidimensionel (2D electron gas, 2DEG). Un contact ponctuel quantique (quantum point contact, QPC) - une constriction étroite confinant spatialement le gaz électronique - permet de contrôler la transmission de ces canaux de bords. Dans un 2DEG conventionnel, une tension négative appliquée sur les grilles électrostatiques du QPC engendre la déplétion locale du gaz électronique sous la grille, forçant les électrons à se propager au travers de la constriction. Cependant, dans le graphène, du fait de l'absence de bande interdite, une tension négative provoque la transition continue du dopage d'électrons à trous. Dans le régime de l'effet Hall quantique, électrons et trous se propagent le long de l'interface p-n dans la même direction, et la diffusion inélastique induit un transfert de charge et du mélange entre eux.Au cours de cette thèse, nous avons fabriqué des dispositifs à base de graphène encapsulé dans deux feuillets de hBN, et munis de grilles électrostatiques définissant un QPC. Nous avons étudié l'effet du QPC sur la propagation des canaux de bords entiers et fractionnaires de l'effet Hall quantique, et sur le mélange entre eux. Dans l'effet Hall quantique, nous avons démontré que les canaux entiers et fractionnaires peuvent être contrôlés et sélectivement transmis au travers de la constriction. Du fait de la haute mobilité de nos structures, et de la levée de dégénérescence complète des niveaux de Landau qui en résulte à fort champ magnétique, l'équilibrage à l'interface p-n est réduit aux sous-niveaux de même spin et au niveau de Landau N=0.Un QPC dans le régime de l'effet Hall quantique constitue également un système idéal pour l'étude de l'effet tunnel des porteurs de charge entre canaux de bords fractionnaires, unidimensionnels et fortement corrélés, se propageant dans des directions opposées, décrits par la théorie de Tomonaga-Luttinger. Nous avons étudié l'effet tunnel entre canaux de bords fractionnaires dans notre structure muni un QPC, en nous concentrant sur l'état fractionnaire 7/3 et la dépendance en température de ses propriétés tunnels
In the quantum Hall regime, the charge carriers are conducted within one-dimensional channels propagating at the edge of a two-dimensional electron gas (2DEG). A quantum point contact (QPC) – a narrow constriction confining spatially electron transport – can control the transmission of these quantum Hall edge channels. In conventional 2DEG systems, a negative voltage applied on the electrostatic split gates depletes locally the electrons underneath them forcing the electrons to pass through the constriction. In contrast, due to the absence of a band gap in graphene, a negative gate voltage induces a continuous shift of the doping from electrons to holes. In the quantum Hall regime, electron and hole edge channels propagate along the pn-interface in the same direction while inelastic scattering induces charge transfer and mixing between them.In this PhD thesis, we have fabricated ballistic graphene devices made by van der Waals stacking of hBN/Gr/hBN heterostructures, and equipped with split gates forming a quantum point contact (QPC) constriction. We have studied the effect of the QPC on the propagation of integer and fractional quantum Hall edge channels and the mixing among them. In the quantum Hall regime, we demonstrate that the integer and fractional quantum Hall edge channels can be controlled and selectively transmitted by the QPC. Due to the high mobility of our devices and the resultant full lifting of the degeneracies of the Landau levels in strong magnetic field, equilibration at the pn-interface is restricted to sublevels of identical spins of the N=0 Landau level.A QPC in the quantum Hall regime offers also an ideal system to study the tunnelling of charge carriers between counter-propagating fractional edge channels of highly correlated, one-dimensional fermions described by the theory of Tomonaga-Luttinger. We study the tunnelling between fractional quantum Hall edge channels in our QPC device in graphene and focus on the 7/3-fractional state to explore the temperature dependence of tunnelling characteristics

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Seoudi, Tarek. « Non-intrusive CdSe-based quantum dots for sensing pressure and temperature in lubricated contacts ». Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI009.

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Résumé :

Cette thèse est dédiée à la mesure des pressions et des températures locales et à la comparaison de la génération de chaleur dans les contacts élastohydrodynamiques (EHD) de type tout acier et hybride (nitrure de silicium-acier). Le but ultime de ce travail est de développer une nouvelle technique in situ non-intrusive, exploitant la sensibilité de la photoluminescence (PL) des boîtes quantiques (QDs) de CdSe/CdS/ZnS aux variations de pression et température, afin de cartographier ces deux paramètres dans les contacts EHD. Dispersible à faible concentration dans les lubrifiants, il est montré que les QDs ne modifient pas le comportement rhéologique du fluide porteur et que le cisaillement n’est pas perturbateur à la réponse en PL. La calibration des QDs en suspension confirme la dépendance de la réponse en PL des QDs à la pression et à la température. Les mesures in situ sont effectuées en utilisant un banc d’essai bille-disque. La comparaison entre les mesures in situ de pression et de température et celles prédites à l'aide d'un modèle éléments finis TEHD interne montre une bonne concordance, ce qui démontre la faisabilité de la méthodologie proposée. Les effets du glissement et du chargement normal sur la pression, la température et la chaleur générée sont reportés. L’effet des propriétés thermiques des solides est souligné et la répartition de la chaleur générée entre les solides en contact est étudiée. L'équilibre énergétique entre l'énergie mécanique et l'énergie thermique interne générée par compression et cisaillement est démontré en comparant les pertes de puissance expérimentales et la chaleur générée issue du modèle numérique, pour des contacts acier-acier et hybrides
This thesis is dedicated to the measurement of local pressure and temperature and to compare the heat generation in all-steel and silicon nitride-steel (hybrid) elastohydrodynamic (EHD) contacts. The ultimate goal of this work is to develop a new non-intrusive in situ technique, exploiting the sensitivity of the photoluminescence (PL) of CdSe/CdS/ZnS quantum dots (QDs) to pressure and temperature. Dispersible in small concentration in lubricants, it is shown that the QDs doesn’t modify the rheological behavior of the carrier fluid and that shearing is not perturbative to the QDs PL response. The calibration of QDs in the suspension confirms the QDs PL dependence on temperature and pressure. The in situ measurements were conducted in EHD contacts using a ball-on-disc test rig. Comparisons between pressure and temperature measurements and predictions, using an in–house finite element thermal EHD model, showed a good agreement which demonstrates the feasibility of the proposed methodology. The effects of sliding and normal loading on pressure, temperature and heat generation are indicated. The effect of the thermal properties of the solid materials is underlined and the partition of the generated heat between the contacting solids is investigated. The energy equilibrium between the mechanical energy and the internal thermal energy generated by compression and shearing is demonstrated by comparing experimental power losses and numerical heat generation, in steel-steel and hybrid contacts

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Szewc, Wojciech. « Theory and simulation of scanning gate microscopy : applied to the investigation of transport in quantum point contacts ». Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00876522.

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Résumé :

This work is concerned with the theoretical description of the Scanning Gate Microscopy (SGM) in general and with solving particular models of the quantum point contact (QPC) nanostructure, analytically and numerically. SGM is an experimental technique, which measures the conductance of a nanostructure, while a charged AFM tip is scanned above its surface. It gives many interesting results, such as lobed and branched images, interference fringes and a chequerboard pattern. A generally applicable theory, allowing for unambiguous interpretation of the results, is still missing. Using the Lippman-Schwinger scattering theory, we have developed a perturbative description of non-invasive SGM signal. First and second order expressions are given, pertaining to the ramp- and plateau-regions of the conductance curve. The maps of time-reversal invariant (TRI) systems, tuned to the lowest conductance plateau, are related to the Fermi-energy charge density. In a TRI system with a four-fold spatial symmetry and very wide leads, the map is also related to the current density, on any plateau. We present and discuss the maps calculated for two analytically solvable models of the QPC and maps obtained numerically, with Recursive Green Function method, pointing to the experimental features they reproduce and to the fundamental difficulties in obtaining good plateau tuning which they reveal.

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Lamouche, Guy. « Propriétés optiques des semiconducteurs, impuretés et points quantiques ». Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1996. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/nq21480.pdf.

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Lachance-Quirion, Dany. « Étude par transport électrique de points quantiques colloïdaux ». Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/29510/29510.pdf.

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Dionne, Patrice. « Biofonctionnalisation de points quantiques pour le suivi de récepteurs synaptiques ». Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/28940/28940.pdf.

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Résumé :

La membrane cellulaire est un environnement très dynamique où diffusent plusieurs familles de protéines. Pour assurer la communication entre neurones, certains récepteurs membranaires diffusant librement doivent être stabilisés aux jonctions de communication neuronales: les synapses. Des changements dans le comportement diffusif de ces récepteurs induisent des variations de leurs populations à la synapse. La capacité d’observer ces protéines diffuser individuellement est donc importante pour mieux comprendre certains mécanismes cellulaires associés au fonctionnement du système nerveux. Alors que les fluorophores organiques (Alexa, Atto,…) et génétiquement encodées (GFP, RFP,…) photoblanchissent rapidement, les nanocristaux semi-conducteurs fluorescents (points quantiques: QDs) sont photo-stables, ce qui permet de suivre les protéines marquées sur de plus longues périodes. Même si la structure cristalline du QD dépasse rarement les 10nm de diamètre, la taille de la sonde fonctionnalisée, une fois équipée d’un enrobage hydrophile et de protéines d’hameçonnage, est d’environ 30 nm, limitant leur accessibilité dans la fente synaptique (environ 20 nm). De plus, la multivalence des versions commerciales des QDs fonctionnalisés pose problème, en leur permettant de lier plusieurs récepteurs à la fois. Dans ce mémoire, nous présentons donc différentes approches pour la biofonctionnalisation de petit QDs monovalents, ainsi que les principales stratégies pour marquer des récepteurs synaptiques uniques à partir de QDs. De plus, nous présentons une étude de la diffusion de récepteurs synaptiques diffusant à l’intérieur et à l’extérieur de synapses et comparons les résultats en fonction des 2 types de sondes utilisés : QDs enrobés d’anticorps et QDs enrobés de streptavidine. Ces travaux devraient contribuer à l’optimisation d’une approche pour suivre les dynamiques des récepteurs synaptiques dans des modèles de plasticité synaptique.

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Sauret, Olivier. « Transport de spin dans des points quantiques et information quantique ». Université Joseph Fourier (Grenoble), 2004. http://www.theses.fr/2004GRE10191.

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Résumé :

Cette thèse se situe dans le domaine de la nanoélectronique appliquée à l'information quantique. Le vecteur de l'information est ici le spin de l'électron manipulé et contrôlé dans les circuits comportant un ou plusieurs points quantiques. Grâce au blocage de Coulomb, les points quantiques permettent le passage des électrons, et donc des spins, un par un. La première partie de cette thèse développe les méthodes d'étude théorique de circuits à base de points quantiques. Les équations maîtresses quantiques permettent de déterminer l'évolution d'un système via celle de sa matrice densité. Elles permettent notamment d'obtenir les propriétés de courant moyen et de corrélations de courant entre deux points du circuit. On insiste également sur le bruit de courant résolu en spin, qui permet notamment de distinguer les corrélations coulombiennes introduites par la répulsion entre les électrons dans un point quantique, et les corrélations dues au principe d'exclusion de Pauli. Ces méthodes sont appliquées dans la seconde partie à des dispositifs proposant de réaliser des opérations élémentaires de l'information quantique. Un dispositif formé d'un supraconducteur couplé à deux points quantiques permet de créer une paire d'électrons intriqués par le spin. Les corrélations de courant et de spin s'y avèrent particulièrement instructives et complémentaires. Un protocole de téléportation du spin est ensuite proposé. Le fonctionnement du système en régime de téléportation est en principe autocontrôlé par interaction coulombienne
This thesis applies nanoelectronics to quantum information. Electron spin is used to carry information. It is controlled and manipulated in nanocircuits with one more quantum dots. Because of Coulomb blocade quantum dots allow the transport one by one of electrons (or spins). The first part of this thesis develops theoretical methods to study nanocircuits with quantum dots. Quantum master equations describes the evolution of a system by the evolution of its density matrix. From them, one can get average current and current correlation between two points of the circuits. We particularly insist on spin-resolved current noise, which allows to distinguish coulombian correlation introduced by repulsion between electrons and correlations due to pauli principle. These methods are applied in the second part to devices aimed at performing elementary operations for quantum information. A device, composed of one superconductor coupled to two information. A spin-teleportation protocol is then proposed. The correspondong device is in principle autocontrolled by coulombien interaction

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Choi, Deung Jang. « Effet Kondo et détection d'un courant polarisé en spin dans un point de contact quantique ». Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00862415.

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L'effet Kondo observé dans des objets individuels constitue un système modèle pour l'étude de corrélations électroniques. Ces dernières jouent un rôle moteur dans le domaine émergent de l'électronique de spin (ou spintronique) où l'utilisation d'atomes issus des terres rares et des métaux de transition est incontournable. Dans ce contexte, l'étude de l'interaction d'une impureté Kondo avec des électrodes ferromagnétiques ou avec d'autres impuretés magnétiques peut donc s'avérer fondamental pour la spintronique. L'effet Kondo est sensible à son environnement magnétique car en présence d'interactions magnétiques la résonance ASK se dédouble. Dans une certaine mesure, la résonance ASK agit comme un niveau atomique discret doublement dégénérée qui subit un dédoublement Zeeman en présence d'un champ magnétique ou plus généralement d'un champ magnétique effectif. Inversement, la détection d'un dédoublement Zeeman indique l'existence d'un champ magnétique. Dans une boîte quantique, le couplage de la boîte avec les deux électrodes est faible en général et la largeur de la résonance ASK est donc de l'ordre de quelques meV. Beaucoup d'études de l'effet Kondo en présence d'interactions magnétiques ont été menées sur les boîtes quantiques, grâce notamment au contrôle qui peut être exercé sur la résonance ASK, mais aussi grâce au faible élargissement de la résonance qui peut alors être dédoublée avec un champ magnétique de l'ordre de 10 Tesla ou moins. A ces études, s'ajoutent de nombreux travaux similaires menés avec des dispositifs tels des jonctions cassées comprenant une molécule individuelle jouant le rôle de l'impureté magnétique. En revanche, peu d'études de ce type ont été consacrées aux atomes individuels. Cela est dû à l'hybridation plus marquée entre l'impureté atomique et la surface comparée aux boîtes quantiques, qui entraine une largeur typique de 10 meV ou plus pour la résonance ASK. Un champ magnétique d'environ 100 T ou plus est alors nécessaire afin de dédoubler la résonance et donc en pratique difficile à mettre en oeuvre. Cette thèse est consacrée précisément à l'étude de l'interaction entre une impureté Kondo individuel et son environnement magnétique à l'aide d'un STM. Une nouvelle stratégie est adoptée ici par rapport aux études antérieures de ce genre. Tout d'abord, nous éliminons la barrière tunnel en établissons un contact pointe-atome. Nous formons ainsi un point de contact quantique comprenant une seule impureté Kondo. Deuxièmement, nous utilisons des pointes ferromagnétiques. Le contact pointe-atome permet de sonder l'influence du ferromagnétisme sur l'impureté Kondo vial'observation de la résonance ASK. La géométrie de contact permet tout particulièrement de produire une densité de courant polarisé en spin suffisamment élevée pour qu'elle entraîne un dédoublement de la résonance ASK. Ce dédoublement constitue la première observation à l'échelle atomique d'un phénomène connu sous le nom d'accumulation de spin, laquelle se trouve être une propriété fondamentale de la spintronique.

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Delage, Marie-Ève. « Caractérisation de points quantiques comme matériau luminescent pour applications en dosimétrie ». Doctoral thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/35023.

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Résumé :

La thèse présentée porte sur l’investigation d’un nouveau matériau luminescent pour une application en dosimétrie à scintillation, un matériau développé pour la première fois il y a environ une vingtaine d’années : les points quantiques colloïdaux (cQDs). Ces derniers sont des nanocristaux de semi-conducteurs possédant des propriétés uniques, découlant entre autres du confinement tridimensionnel de leurs porteurs de charge. Les cQDs constituent un matériau d’intérêt pour la dosimétrie à scintillation d’abord grâce à leur luminescence dont l’intensité est bonifiée par rapport à celle de leur équivalent macroscopique. Plusieurs autres propriétés des cQDs les rendent intéressants pour le développement d’un dosimètre à scintillation. Ils possèdent un large spectre d’absorption et un étroit spectre d’émission, dont la position du maximum d’absorption (émission) est dépendante de la taille et de la composition des cQDs. De plus, il existe de multiples supports physiques dans lesquels peuvent être insérés les cQDs, des supports comme divers solvants ou plastiques. Peu de travaux ont été menés sur la caractérisation de cQDs comme scintillateurs, spécialement dans le contexte d’une application en dosimétrie à scintillation pour la radio-oncologie. Une panoplie d’avenues nécessitaient donc d’être explorées pour établir un portrait des cQDs comme matériau luminescent pour des applications en dosimétrie. Plusieurs formes physiques dans lesquelles étaient inclus les cQDs ont été testées : de la poudre, des liquides et des plastiques. La majeure partie de la thèse traite de la caractérisation de cQDs comme scintillateur, mais une portion de la thèse porte aussi sur le développement d’instrumentation spécifique à la mesure aux accélérateurs linéaires. Celui-ci a été motivé par le fait que l’accélérateur linéaire a un rapport cyclique de 0,144%, faisant en sorte que la majorité de l’intégration continue de signal lumineux collecte du bruit. Un prototype de circuit intégrateur synchronisé a donc été développé, ce qui a permis de faire un gain sur le rapport signal sur bruit du signal mesuré. Concernant la caractérisation des cQDs, la première étude présentée rapporte les résultats d’une comparaison de la résistance à la radiation ionisante de cQDs à coquille simple et de cQDs à coquilles multiples, ce dernier étant le type utilisé pour le projet de thèse. Il a été montré que les cQDs à coquilles multiples ont une meilleure résistance à la radiation que les cQDs à coquille simple grâce à leur meilleure passivation de surface. De plus, la répétition de multiples irradiations entrecoupées de pauses a fait ressortir deux effets antagonistes pour chaque type de cQDs concernant la récupération, ou non, de leur efficacité de scintillation. Les cQDs à coquille simple ont présenté une accélération de la dégradation de leur scintillation entre les pauses alors que les cQDs à coquilles multiples ont présenté un recouvrement systématique de leur intensité de scintillation. Ensuite, une étude portant sur les dispersions liquides de cQDs est présentée. On en retire que l’efficacité de scintillation dépend de la nature du solvant dans lequel sont dispersés les cQDs. L’alkylbenzène, le meilleur solvant, permet notamment d’obtenir une intensité de scintillation constituant le dixième de celle du scintillateur commercial Ultima Gold, et ce, malgré que la concentration de cQDs soit cinq ordres de grandeur plus faible que celle du fluorophore dans Ultima Gold. La dernière étude présentée porte sur la poursuite de la caractérisation des formes poudreuse et liquide de cQDs comme dosimètres. Des mesures rapportant la linéarité du signal en fonction de la dose déposée ont été menées pour des faisceaux de photons et d’électrons. D’autres mesures ont permis de caractériser la dépendance du signal en fonction de l’énergie du faisceau. Il a été montré que les dispersions liquides ont la dépendance la moins marquée, ayant une variation maximale de 15% à 220 kVp par rapport au signal à 6 MV pour la dispersion dans l’alkylbenzène. Cette variation se trouve même à être plus petite que celle observée pour la fibre scintillante BCF-60 et pour Ultima Gold. Quelques résultats préliminaires sont finalement rapportés concernant les scintillateurs plastiques de cQDs. Entre autres, il a été observé, aux énergies kV, que la dépendance en énergie du signal suit une tendance similaire à celle du BCF-60, mais dont l’amplitude de variation est moindre. En conclusion, chacune des formes de cQDs testées possède des particularités qui pourraient mettre de l’avant son utilisation en dosimétrie à scintillation. Ces dernières sont relatées en détail dans la conclusion de la thèse.
This thesis presents the investigation of a new luminescent material as the sensible volume of scintillating dosimeters, a material which has been developed in the past twenty years: colloidal quantum dots (cQDs). These nanocrystals are composed of semiconductors and have unique properties, which are in part due to the three-dimensional quantum confinement of their charge carriers. cQDs constitute a material of interest for scintillation dosimetry since they have a more important light emission than their bulk counterpart. Moreover, they have a wide absorption and a narrow emission spectrum, for which their maximum absorption (emission) is tuneable with the cQD size and composition. The cQDs can be incorporated to many physical supports like liquids or plastics. Few studies have characterized cQDs as scintillators for an application in radiation oncology dosimetry. Thus, many research paths had to be explored to establish the portrait of cQDs as a luminescent material for applications in dosimetry. cQDs under multiple physical forms were tested: powder, liquids and plastics. Even though the major part of the thesis deals with the characterization of cQDs, work has been done on improving the light signal collection. This part of the project was motivated by the low duty cycle of the linear accelerator (0.144%), which results in a continuous light acquisition including a lot of noise. Thus, a prototype of an integrated synchronized circuit was developed and lead to a better signal to noise ratio of the light signal collected, evaluated to be up to 8 times better. The first study on the cQD characterization reports the comparison results of the resistance to ionizing radiation of core/shell (CS) and multishell (MS) cQDs, the type that is used throughout the thesis. MS cQDs have proven to have a better radiation resistance than CS cQDs due to their better surface passivation. Moreover, repeated irradiations separated with pauses put forward an opposite trend concerning the effect of the pauses on the recovery of the scintillation efficiency. CS cQDs presented an accelerated degradation of their light production efficiency while MS cQDs showed a systematic scintillation efficiency recovery. In the second study, measurements were conducted in order to characterize the cQD liquid dispersions. It was observed that the cQD dispersion scintillation efficiency was dependent on the nature of the solvent. The alkylbenzene dispersion, offering the best light production, wasshown to reach a tenth of the light emission intensity of the commercial scintillator Ultima Gold. This observation is remarkable since the cQD concentration is five orders of magnitude lower than the fluorophore concentration in Ultima Gold. The last study presents the continuing characterization of the cQD powder and the cQD liquid dispersions as dosimeters. It is reported that their scintillation output is linear with dose when the cQDs are irradiated with various photon and electron beam energies. The light output dependence on beam energy was also quantified and it was shown that the cQD liquid dispersions have the least important dependence. Indeed, the alkylbenzene dispersion has a maximal signal variation from 6 MV of 15% observed at 220 kVp, a variation lower than what was reported for the scintillating fiber BCF-60 and Ultima Gold. Preliminary results are also presented for the cQD plastic scintillators. At kV energies, it was observed that the energy dependence of the scintillation output followed a similar trend than that of the BCF-60’s but had a lower variation amplitude. To conclude, each of the cQD forms has a potential in being used for scintillation dosimetry considering their proper particularities. These particularities are discussed in detail in the conclusion of the thesis.

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Nguyen, Hai Son. « Contrôle optique de l'émission résonnante de boites quantiques semiconductrices ». Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066542.

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Résumé :

Cette thèse est consacrée à l'étude de l'émission résonnante de boîtes quantiques uniques InAs/GaAs en microcavité planaire. Un montage original d'excitation par fibre optique est mis en œuvre afin de découpler spatialement l'excitation résonnante de l'émission des boîtes quantiques et de s'affranchir de la diffusion parasite du laser superposée au signal d'émission résonnante. Des études en puissance d'excitation et les mesures des fonctions de corrélation du premier et deuxième ordre confirment qu'une boîte quantique semiconductrice sous excitation résonnante peut être assimilée à un véritable système à deux niveaux. Cependant, l'environnement électrostatique lié aux impuretés non-intentionnelles de l'échantillon influence fortement l'émission résonnante des boîtes quantiques. Il apparaît pour la quasi-totalité des boîtes quantiques une complète inhibition de l'émission résonnante par blocage de Coulomb. L'utilisation d'un laser non-résonant supplémentaire de très faible puissance permet de résoudre ce problème grâce à un contrôle optique très efficace de l'émission résonnante. En effet, en présence de ce « gate » optique, l'émission résonnante est débloquée et les propriétés d'un système à deux niveaux sont spectaculairement restituées. Les effets du « gate » optique sur l'émission résonnante, le décalage spectral de l'émission résonnante et la statistique des photons émis sont parfaitement expliqués de manière quantitative par un modèle de population aléatoire que nous avons développé au cours de cette thèse.

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Ly, Ousmane. « Microscopie à grille locale comme outil d’extraction des propriétés électroniques locales en transport quantique ». Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAE022/document.

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La technique de la microscopie à grille de balayage (SGM) consiste à mesurer la conductance d'un gaz bidimensionnel d'électrons (2DEG) sous l'influence d'une pointe balayant la surface de l'échantillon. Dans ce travail, une approche analytique complétée par des simulations numériques est développée pour étudier la relation entre les mesures SGM et les propriétés électroniques locales dans des systèmes mésoscopiques. La correspondance entre la réponse SGM et la densité locale partielle (PLDOS) est étudiée pour un contact quantique entouré d’un 2DEG en présence ou en absence de désordre, pour une pointe perturbative ou non perturbative. Une correspondance SGM-PLDOS parfaite est trouvée pour des transmissions entières et des pointes locales. La dégradation de la correspondance en dehors de cette situation est étudiée. D’autre part, la liaison entre la réponse SGM et la transformée de Hilbert de la densité locale est discutée. Pour étudier le rôle de la force de la pointe sur la conductance SGM, une formule analytique donnant la conductance totale est obtenue. Dans le cas d'une pointe à taille finie nous proposons une méthode basée sur les fonctions de Green permettant de calculer la conductance en connaissant les propriétés non-perturbées. En plus, nous avons étudié la dépendance des branches de la PLDOS en fonction de l’énergie de Fermi
The scanning gate microscopy (SGM) technique consists in measuring the conductance of a two dimensional electron gas (2DEG) under the influence of a scanning tip. In this work, an analytical approach complemented by numerical simulations is developed to study the connection between SGM measurements and local electronic properties in mesoscopic devices. The connection between the SGM response and the partial local density of states (PLDOS) is studied for the case of a quantum point contact surrounded by clean or disordered 2DEG for perturbative or non-perturbative, local or extended tips. An SGM-PLDOS correspondence is found for integer transmissions and local tips. The degradation of this correspondence out of these conditions is studied. Moreover, a presumed link between the SGM response and the Hilbert transform of the LDOS is discussed. To study the role of the tip strength, an analytical formula giving the full conductance in the case of local tips is obtained. Furthermore, a Green function method enabling to calculate the quantum conductance in the presence of a finite size tip in terms of the unperturbed properties is proposed. Finally the dependence of the PLDOS branches on the Fermi energy is studied

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Pioro-Ladrière, Michel. « Étude par spectroscopie de Coulomb de points quantiques latéraux individuels et couplés ». Thèse, Université de Sherbrooke, 2005. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/5054.

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Des points quantiques contenant un nombre discret et variable d’électrons sont formés dans un gaz bi-dimensionnel d’électrons à l’aide de grilles métalliques. Le transport électrique, le blocage de spin et la détection de charge sont employés comme outils spectroscopiques permettant de sonder les propriétés de ces nanostructures. Ces techniques permettent aussi de contrôler exactement le nombre d’électrons confinés dans des points quantiques individuels et couplés en utilisant un patron de grille judicieux. Une technique de refroidissement en tension est développée afin de minimiser les effets parasites du bruit télégraphique. Ce type de bruit de charge détériore la stabilité des nanostructures latérales par l’activation d’un minuscule courant de fuite entre les grilles et le gaz bi-dimensionnel. Un modèle expliquant le rôle du refroidissement en tension sur le courant de fuite est présenté. L’activation du courant de fuite est confirmée par détection de charge. Les effets des interactions entre les électrons piégés dans un point quantique sont ensuite étudiés dans un régime où il est possible de comparer les résultats expérimentaux avec ceux obtenus par diagonalisation exacte. L’étude démontre que la phase associée au facteur de remplissage v = 2 est instable au-dessus d’un nombre critique d’électrons. Cette instabilité est confirmée expérimentalement par blocage de spin. On démontre aussi l’existence d’états corrélés dans le régime des renversements de spin, associé au passage de la phase v = 2 à v = 1. Les états corrélés sont identifiés par spectroscopie en transport non linéaire. Cette caractérisation du diagramme de phase de points individuels permet de coupler deux points quantiques configurés à v = 2. Pour ce régime, la nanostructure se comporte comme un système à deux niveaux pouvant contenir entre un et quatre électrons de valence, et ce, même si le nombre total d’électrons est plus élevé. Les degrés de liberté de charge et de spin des deux points quantiques sont caractérisés en fonction du remplissage et du champ magnétique. On combine ensuite la détection de charge au transport électrique pour étudier les propriétés électroniques de deux points quantiques couplés dans le régime des petits remplissages (dix électrons et moins). On caractérise l’état à l’équilibre d'un seul électron isolé dans les points quantiques par détection de charge. On montre que le détecteur perturbe peu l’état en comparant les résultats à un modèle où la rétroaction du détecteur est prise en compte explicitement. Un deuxième électron est ajouté au système où une redistribution non triviale de la charge est observée. Des configurations avec plus de deux électrons par point sont ensuite explorées par spectroscopie dans le régime non linéaire. Finalement, l’induction des courants de Foucault dans le gaz bi-dimensionnel d’électrons servant de réservoir pour les nanostructures latérales est détectée électriquement. Ces courants persistent pour une longue durée en raison de la nature non dissipative du gaz bi-dimensionnel, associée à l’effet Hall quantique, et affectent les caractéristiques des nanostructures par l’apparition d’un potentiel de Hall hors équilibre entre les régions interne et externe du gaz.

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Brun, Boris. « Electron interactions in mesoscopic physics : Scanning Gate Microscopy and interferometry at a quantum point contact ». Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENY049/document.

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Résumé :

Au cours de cette thèse nous avons étudié les effets des interactions entre électrons dansles contacts ponctuels quantiques (QPCs). Les contacts ponctuels quantiques sont des petitscanaux quasi-unidimensionnels, définis à partir de gaz électroniques bidimensionnelsde haute mobilité (2DEG). Une tension négative appliquée sur des grilles métalliques audessus de la surface permet d’ouvrir ou fermer le QPC. Lorsqu’un QPC s’ouvre, de plusen plus de modes électroniques peuvent traverser le QPC, et sa conductance augmente parpas discrets, séparés par un quantum de conductance 2e2/h. On peut le comprendre parle transport unidimensionnel d’une seule particule, car chaque mode transverse contribuepour un quantum de conductance.Mais depuis leurs premières réalisations, les QPCs ont montré des déviations par rapportà ce modèle à une particule. Les plus connues sont un épaulement sous le premier plateau,autour de 0.7×2e2/h, appelé "l’anomalie 0.7", et un pic dans la conductance différentiellequi apparaît à basse température: l’anomalie à zéro polarisation (ZBA).L’instrument que nous avons utilisé pour étudier ces effets d’interactions est un microscopeà effet de grille local (SGM). Cette technique consiste à modifier localement le potentield’un dispositif à l’aide d’une pointe de microscope à force atomique (AFM) chargée négativement,et enregistrer les modifications de la conductance en fonction de la position dela pointe. En utilisant cette technique à très basse température, nous avons montré quenous pouvons moduler les anomalies de conductance du QPC. Nous avons interprété nosrésultats comme la signature d’un cristal d’électrons se formant spontanément à bassedensité dans le QPC à cause de la répulsion Coulombienne: un cristal de Wigner. Onpeut modifier le nombre d’électrons cristallisés en approchant la pointe, et obtenir dessignatures de la parité du nombre d’électrons localisés dans le transport électronique.En fonction de cette parité, le cristal de Wigner présente un état de spin différent, etl’écrantage de ce spin par les électrons de conduction au travers d’un mécanisme appeléeffet Kondo donne une anomalie à zéro polarisation formant alternativement un simplepic ou un double pic. Cette découverte apporte une avancée significative à ce domaine,qui a concentré les efforts de plusieurs groupes importants ces 15 dernières années.Nous avons ensuite réalisé des mesures interférométriques à l’aide du microscope SGM,en créant in situ des interféromètres dans le gaz 2D. Nous avons obtenu les signaturesd’un déphasage supplémentaire dans le régime de la ZBA. Nous attribuons cet effet audéphasage universel accumulé par les électrons à la traversée d’un singulet Kondo, ce quirenforce le fait que la ZBA trouve son origine dans les phénomènes Kondo.Enfin, nous avons adapté la technique SGM au transport thermoélectrique dans les QPCs,et avons imagé pour la première fois les interférences d’électrons se déplaçant sous l’effetd’une différence de température
In this thesis, we studied the effect of electron electron interactions in quantum pointcontacts (QPCs). Quantum point contacts are small quasi-one dimensional channels,designed on a high mobility two-dimensional electron gas (2DEG). A negative voltageapplied on a pair of metallic split gates above the sample surface allows to open or closethe QPC. As a QPC opens, more and more electronic modes are allowed to cross theQPC, and its conductance increases by discrete steps, separated by a conductance quantum2e2/h. This can be understood from a single-particle picture in one-dimensionaltransport, as each transverse mode carries a conductance quantum.But from their first realization 25 years ago, quantum point contacts have shown deviationsfrom this picture, attributed to electron electron interactions. The most well knownare a shoulder below the first plateau, around 0.7×2e2/h, called the "0.7 anomaly", and apeak in the differential conductance that arises at low temperature: the zero bias anomaly(ZBA).The tool we used to study these interaction effects is a scanning gate microscope (SGM).It consists by changing locally the device’s potential with the polarized tip of an atomicforce microscope (AFM), and record the changes in conductance as a function of the tipposition. By performing this technique at very low temperature, we showed that we canmodulate the conductance anomalies of QPCs. We interpret our result as the signatureof a small electrons crystal forming spontaneously at low density in the QPC due to theCoulomb repulsion: a Wigner crystal. We can modify the number of crystallized electronsby approaching the tip, and obtain signatures of the parity of the localized electrons numberin transport features. Depending on this parity, the Wigner crystal has a differentspin state, and screening of this spin by the surrounding electrons through the so-calledKondo effect leads alternatively to a single peak or a split ZBA. This discovery bringsa significant advance in this field, that has attracted research efforts of many importantgroups in the world over the past 15 years.We then performed interferometric measurements thanks to the scanning gate microscopeby creating in-situ interferometers in the 2DEG. We obtained signatures of an additionalphase shift accumulated by the electrons in the ZBA regime. We attribute this effect tothe universal phase shift that electrons accumulate when crossing a Kondo singlet, reinforcingthat the debated origin of the ZBA lies in Kondo physics.Finally, we adapted the SGM technique to the study of thermoelectric transport in QPCs,and for the first time imaged interferences of electrons driven by a temperature difference

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Ménard, Samuel. « Étude des propriétés magnéto-optiques de structures à points quantiques indium(x) gallium(1-x) arsenic/arsenure de gallium ». Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2001.

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Grémion, Emile. « Transistor balistique quantique et HEMT bas-bruit pour la cryoélectronique inférieure à 4. 2 K ». Paris 11, 2008. http://www.theses.fr/2008PA112017.

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Résumé :

Pour augmenter la résolution globale des détecteurs à très basse température, aujourd'hui couramment utilisés dans de nombreux champs de la physique des particules et de l'univers, les expériences à venir ne pourront faire l'économie du développement d'une cryo-électronique performante, à la fois moins bruyante et plus proche du détecteur. Dans ce contexte, ce travail s'intéresse aux possibilités offertes par les gaz d'électrons bidimensionnels (2DEG) GaAlAs/GaAs à travers l'étude expérimentale de deux composants distincts : les QPC (Quantum Point Contact) et les HEMT (High Electron Mobility Transistor). En s'appuyant sur la quantification de la conductance dans les QPC, phénomène issu de la physique mésoscopique, un transistor balistique quantique fonctionnant à 4. 2 K a été réalisé. Le transport électronique à travers les bandes 1D permet d'obtenir un gain en tension supérieur à 1 avec une puissance dissipée d'environ 1 nW. En raison de leur très faible capacité d'entrée, ces dispositifs constituent également des candidats idéaux pour multiplexer des matrices de bolomètres haute impédance (collaboration DCMB). Les HEMT présentent des performances compatibles avec une utilisation à basse température, ayant une puissance dissipée de ~ 100 μW et un gain supérieur à 20. Le faible bruit en tension équivalent en entrée (1. 2 nV/Hz^(1/2) à 1 kHz et 0. 13 nV/Hz^(1/2) à 100 kHz) ouvre la voie à leur utilisation dans la lecture de détecteur de forte impédance. Conformément à la loi de Hooge, ces performances sont obtenues au détriment d'une capacité d'entrée élevée estimée à environ 60 pF
Next generations of cryodetectors, widely used in physics of particles and physics of universe, will need in the future high-performance cryoelectronics less noisy and closer to the detector. Within this context, this work investigates properties of two dimensional electron gas GaAlAs/GaAs by studying two components, quantum point contact (QPC) and high electron mobility transistor (HEMT). Thanks to quantized conductance steps in QPC, we have realized a quantum ballistic transistor (voltage gain higher than 1), a new component useful for cryoelectronics thanks to its operating temperature and weak power consumption (about 1 nW). Moreover, the very low capacity of this component leads to promising performances for multiplexing low temperature bolometer dedicated to millimetric astronomy. The second study focused on HEMT with very high quality 2DEG. At 4. 2 K, a voltage gain higher than 20 can be obtained with a very low power dissipation of less than 100 μW. Under the above experimental conditions, an equivalent input voltage noise of 1. 2 nV/Hz^(1/2) at 1 kHz and 0. 12 nV/Hz^(1/2) at 100 kHz has been reached. According to the Hooge formula, these noise performances are get by increasing gate capacity estimated to 60 pF

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Allen, Claudine. « Points quantiques sur substrat d'indium phosphure : Plate-forme pour des composantes optoélectroniques accordables ». Thesis, University of Ottawa (Canada), 2006. http://hdl.handle.net/10393/29337.

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InAs/InGaAsP quantum dots were embedded in laser diode structures grown on (100) InP and tunable lasing has been observed between 1.5 mum and 1.7 mum. We first investigated the dynamics of charge carriers and photons in these laser diodes. It was found that the carriers confined in the quantum dots have discrete energy states like those of a bidimensional harmonic oscillator. The interaction between charge carriers and electromagnetic waves was analyzed through the electrical susceptibility. This has confirmed the possibility of wave amplification if the charge carrier population in the quantum dots is inverted, eventually leading to lasing if enough current is injected. Next, we have studied experimentally three different laser diode structures; their spectral properties and their super linear relation between emitted optical power and injected current demonstrate lasing characteristics. The best optoelectronic performance was obtained for the structure with the deepest charge carrier confinement potential and largest density of quantum dots, but an increase of this second parameter doesn't guarantee an improvement of the performance. At room temperature, a laser threshold current density of 1.1 kA/cm 2 and an external quantum differential efficiency of 9.4% have been measured for this laser diode structure as well as a good internal quantum efficiency of 25% approximately. This efficiency decrease from internal to external was attributed to high internal photon losses with a coefficient of 28 cm-1. Typical increase of the threshold current density with temperature was verified with characteristic temperatures between 52 K and 121 K, but this characteristic temperature abnormally increased above 180 K for two of the three laser diode structures. Spectral tuning potential was assessed by studying the effect of temperature and length of the laser diodes on their lasing wavelength. Promising results incited us to set up an external cavity tunable laser based on our quantum dot laser diodes. A tuning range of 110 nm centered at 1580 nm was reached in a spectral region important for applications of optoelectronic devices in the field of telecommunications.

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Boivin, Mathieu. « Contrôle de la morphologie dans les cellules solaires hybrides polymère-points quantiques colloïdaux ». Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/27761/27761.pdf.

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Abbout, Adel. « Transport thermoélectrique dans des contacts quantiques ponctuels et de cavités chaotiques : effets thermiques et fluctuations ». Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00793816.

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Dans cette thèse, on s'intéresse au transport quantique des électrons dans des nano-systèmes et des cavités chaotiques . En particulier, on apporte dans un premier temps la base théorique qui permet d'expliquer les expériences de microscopie à effet de grille dans des contacts quantiques ponctuels.

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Vasanelli, Angela. « Transitions optiques interbandes et intrabandes dans les boîtes quantiques simples et couplées verticalement ». Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066800.

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Après avoir présenté les méthodes utilisées pour le calcul des états électroniques, nous discutons les états liés d'électron et de trou dans une boîte isolée. Nous calculons la force d'oscillateur et les règles de sélection pour les transitions intrabandes. Nous montrons qu'il faut distinguer entre les excitations polarisées dans le plan et celles polarisées verticalement ; notre calcul montre que dans une boîte isolée l'absorption est très anistrope. Dans le cadre des boîtes isolées nous développons également un modèle pour interpréter plusieurs expériences récentes de STM, qui prétendent à l'observation directe des fonctions d'onde d'électron et de trou. Nous étudions ensuite les systèmes de boîtes empilées. Nous discutons le couplage entre les boîtes en fonction de l'épaisseur de la barrière qui les sépare. Nous nous intéressons en particulier au régime de boîtes fortement couplées. Nous montrons que l'anisotropie typique des boîtes uniques diminue considérablement dans le cas des systèmes de boîtes fortement couplées. Ces derniers sont particulièrement intéressants si l'on regarde les effets du champ électrique. Nous montrons ainsi que les systèmes de boîtes fortement couplées sont aussi polarisables que les puits quantiques, avec une propriété en plus : le confinement dans le plan. La dernière partie de ce travail présente une discussion détaillée des états du continuum bidimensionnel (couche de mouillage) et tridimensionnel (barrière). Le rôle du continuum est particulièrement important dans le cas des transitions interbandes : nous montrons que les transitions croisées entre états liés et états du continuum sont à l'origine d'un fond continu entre la partie basse énergie du spectre (due aux transitions liées) et le seuil de la couche de mouillage. Cet effet, observé expérimentalement, montre de façon claire que le modèle "atome artificiel" est trop simple pour décrire de façon adéquate les propriétés des boîtes quantiques
After an introduction on the methods used for electronic states calculation, we study electron and hole bound states in a single dot. We initially evaluate the oscillator strength and polarization selection rules for intraband transitions. We show that in a single dot the absorption is very anisotropic, depending on the polarization direction of the incident light. We also develop a model for interpreting some recent STM measurements, which are able to "image" single dot wavefunctions. Then we study vertically stacked quantum dot systems. We examine the coupling between the dots of a stack as a function of the barrier the thickness. Systems of strongly coupled dots are particularly interesting : we show that the optical anisotropy, typical of single dots, considerably diminishes in this kind of systems. Strongly couple dots are also interesting when electric field effects are studied. We show that they are as tunable as quantum wells, of the same dimensions, when an uniform electric field is applied in the growth direction. In addition to this enhanced Stark tunability, stacked dots present the advantage over quantum wells that no continuum absoprtion exists. The last part of this work is devoted to a detailed numerical study of continuum, wetting layer (2D) and barrier (3D), states. We show that the continuum states have an important role for interband transitions. We show in particular that crossed transitions, which involve bound and continuum states, lead to the appearance of a continuous background in the interband absorption spectrum in the energy range between the bound-to-bound transitions and the wetting layer absorption edge. The existence of this background, experimentally proved, shows that the "artificial atom" model is too simple to describe the features of quantum dot interban spectrum

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Ribayrol, Aline. « Nanostructures de semiconducteurs semimagnétiques CdTe/(Cd,Mn)Te : magnéto-optique de puits quantiques étroits, gravure ionique réactive et caractérisation de points quantiques ». Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20126.

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La premiere partie de ce travail presente des resultats de magnetooptique obtenus sur des heterostructures de semiconducteurs semimagnetiques cdte/(cd,mn)te. Sous l'action d'un champ magnetique, le decalage des bandes de conduction et de valence dans les deux materiaux varie, du a un effet zeeman geant dans les barrieres semimagnetiques. Pour un champ magnetique critique on peut observer la transition type i-type ii. Nous presentons des resultats de magnetoreflectivite obtenus sur des puits quantiques etroits. La transition excitonique e#1hh#1 suit un comportement normal en champ magnetique. Une structure additionnelle, attribuee a une transition excitonique e#1hh#3 est observee pour un champ superieur a trois tesla. Elle n'est pas observee sur des puits plus larges. La comparaison avec un modele variationnel dans l'approximation de la fonction enveloppe nous permet de determiner un offset relatif de bande de valence de l'ordre de 23%. L'influence du choix du modele, en particulier de la fonction d'essai bi- ou tridimensionnelle, sur la valeur de l'offset est discutee. La seconde partie est consacree a la fabrication et a la caracterisation de points quantiques. Les techniques employees sont la lithographie par faisceau d'electrons et la gravure ionique reactive dans un melange methane/hydrogene/oxygene. Des colonnes presentant un facteur d'aspect eleve ont ete obtenues. L'influence des parametres de la gravure ionique reactive sur la qualite des structures realisees est examinee. Nous presentons egalement les premiers resultats de photoluminescence sur ces echantillons. Un deplacement vers les hautes energies des transitions excitoniques dans les points quantiques est observe par rapport au materiau de reference. L'origine de ce deplacement est discute en termes d'interdiffusion et/ou relaxation de la contrainte

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Barichard, Anne. « Enregistrement et analyses physico-chimiques de réseaux dans des matériaux composites polymères-points quantiques ». Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28504/28504.pdf.

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Choi, Deung jang. « Kondo effect and detection of a spin-polarized current in a quantum point contact ». Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAE029/document.

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Résumé :

L'effet Kondo observé dans des objets individuels constitue un système modèle pour l’étude de corrélations électroniques. Ces dernières jouent un rôle moteur dans le domaine émergent de l'électronique de spin (ou spintronique) où l’utilisation d’atomes issus des terres rares et des métaux de transition est incontournable. Dans ce contexte, l’étude de l'interaction d’une impureté Kondo avec des électrodes ferromagnétiques ou avec d’autres impuretés magnétiques peut donc s’avérer fondamental pour la spintronique. L’effet Kondo est sensible à son environnement magnétique car en présence d’interactions magnétiques la résonance ASK se dédouble. Dans une certaine mesure, la résonance ASK agit comme un niveau atomique discret doublement dégénérée qui subit un dédoublement Zeeman en présence d'un champ magnétique ou plus généralement d’un champ magnétique effectif. Inversement, la détection d'un dédoublement Zeeman indique l'existence d'un champ magnétique. Dans une boîte quantique, le couplage de la boîte avec les deux électrodes est faible en général et la largeur de la résonance ASK est donc de l'ordre de quelques meV. Beaucoup d’études de l’effet Kondo en présence d’interactions magnétiques ont été menées sur les boîtes quantiques, grâce notamment au contrôle qui peut être exercé sur la résonance ASK, mais aussi grâce au faible élargissement de la résonance qui peut alors être dédoublée avec un champ magnétique de l’ordre de 10 Tesla ou moins. A ces études, s’ajoutent de nombreux travaux similaires menés avec des dispositifs tels des jonctions cassées comprenant une molécule individuelle jouant le rôle de l’impureté magnétique. En revanche, peu d’études de ce type ont été consacrées aux atomes individuels. Cela est dû à l’hybridation plus marquée entre l'impureté atomique et la surface comparée aux boîtes quantiques, qui entraine une largeur typique de 10 meV ou plus pour la résonance ASK. Un champ magnétique d'environ 100 T ou plus est alors nécessaire afin de dédoubler la résonance et donc en pratique difficile à mettre en oeuvre. Cette thèse est consacrée précisément à l’étude de l'interaction entre une impureté Kondo individuel et son environnement magnétique à l’aide d’un STM. Une nouvelle stratégie est adoptée ici par rapport aux études antérieures de ce genre. Tout d'abord, nous éliminons la barrière tunnel en établissons un contact pointe-atome. Nous formons ainsi un point de contact quantique comprenant une seule impureté Kondo. Deuxièmement, nous utilisons des pointes ferromagnétiques. Le contact pointe-atome permet de sonder l'influence du ferromagnétisme sur l'impureté Kondo vial’observation de la résonance ASK. La géométrie de contact permet tout particulièrement de produire une densité de courant polarisé en spin suffisamment élevée pour qu’elle entraîne un dédoublement de la résonance ASK. Ce dédoublement constitue la première observation à l’échelle atomique d’un phénomène connu sous le nom d’accumulation de spin, laquelle se trouve être une propriété fondamentale de la spintronique
The Kondo effect of these single objects represents a model system to study electron correlations, which are nowadays of importance in relation to the emerging field of spin electronics, also known as spintronics, where chemical elements with partially filled d or f shells play a central role. Also of particular interest to spintronics is the interaction of single Kondo impurities with ferromagnetic leads or with other magnetic impurities. A Kondo impurity is in fact sensitive to its magnetic environment as the ASK resonance is usually split into two resonances in the presence of magnetic interactions. To some extent, the ASK resonance acts as a two-fold degenerate energy level of an atom which undergoes a Zeeman splitting in the presence of an effective magnetic field. Conversely, the detection of a Zeeman splitting indicates the existence of a magnetic field. In a QD, the coupling of the QD to the two leads is very weak in general, and the Kondo resonance is in the range of a few meV. Many studies focusing on magnetic interaction have been carried out on QDs, due to the high control that can be extended to the ASK resonance and its low energy range, allowing to split the resonance with a magnetic field of 10 T. Similar work has also been carried out in single-molecule or lithographically-defined devices. Although STM is an ideal tool to study the Kondo effect of single atoms, there is still a strong lack of experimental studies concerning atoms in the presence of magnetic interactions. This is partly due to the stronger impurity-metal hybridization compared to QDs, which places the ASK width in the range of 10 meV. An effective magnetic field of 100 T would be needed to split the resonance. The present Thesis is devoted precisely at studying the interaction between a single Kondo impurity with its magnetic environment through STM. A new strategy is adopted herecompared to former studies of this kind. Firstly, we contact a single-magnetic atom on a surface with a STM tip thereby eliminating the vacuum barrier. Secondly, we use ferromagnetic tips. The contact with a single atom allows probing the influence of ferromagnetism on the Kondo impurity i. e. its ASK resonance. But most importantly, the contact geometry produces sufficiently high current densities compared to the tunneling regime, so that the ASK resonance becomes sensitive to the presence of a spin-polarized current. This constitutes the first atomic scale detection of a spin-polarized current with a single Kondo impurity

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Alterary, Seham. « Synthèse, caractérisation et fonctionnalisation de CdS et de suspensions magnétiques collïdales en vue d'application biomolécules ». Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077230.

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Lors de cette thèse, deux axes ont été développés. La première partie du manuscrit a été consacrée au développement de nanocristaux pour des applications biologiques, Dans un premier temps, nous avons réussi la synthèse de nanoparticules de CdS_fonctionnalisées par des oligothiophènes carboxylates. Ces ligands carboxyliques forment une couche compacte autour des nanocristaux ce qui permet leur dispersion dans l'eau. Ces nano-structures fonctionnalisées ont été caractérisées par différentes techniques. La taille des particules peut être contrôlée entre 2 et 4 nm. La fonctionnalisation par la biotine a été réalisée grâce un ester activé, le N-hydroxysuccinimide. Des essais de détection de l’ayidine ont démontré la capacité de ces particules à détecter une substance biologique. La deuxième partie du manuscrit est focalisée sur le développement de nouvelles structures nanométrique core-shell. Dans cette partie nous avons mis au point une méthode de synthèse sol-gel pour l'encapsulation homogène des nanoparticules magnétiques d'une couche de silice dont l'épaisseur est contrôlable. Les nanoparticules cœur magnétique et écorce silice sont ensuite caractérisées par différentes méthodes physico-chimiques. Nous avons réussi à démontrer, clairement la possibilité d'élaborer des nanoparticules structurées présentant un cœur magnétique et une écorce de silice
Semiconductor quantum dots (QDs) are a new generation of inorganic probes with advantageous properties over traditional organic probes for biological applications. A major hurdle in the use of QDs for biology is the inability of the hydrophobically synthesized QDs to interface with aqueous environments. In the first part of this dissertation we describe the synthesis of water-soluble CdS QDs end-capped with N-hydroxysuccinimide ester groups, with narrow size distribution. These CdS QDs are synthesized in polyol medium using terthiophene dicarboxylic acid as a stabilizer. The structure of the hybrid product was investigated by TEM, XRD, optical and FTIR spectroscopy. The modifîed nanoparticles consist of a few tens of oligothiophène units attached to the CdS core. The free carboxylic end groups were transformed into 7V-hydroxysuccinimidyl ester and were further cross-linked with biotin and avidin. Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy results indicate successful modification of CdS QD surfaces. The second part, describes the synthesis and the characterization of hybrid magnetic core-shell structures. The Stöber method bas been adopted to prepare hybrid core-shell particles by coating the surfaces of monodisperse magnetic emulsion with uniform silica shells. The Stöber method has been adopted to prepare hybrid core-shell particles by coating the surfaces of monodisperse magnetic emulsion with uniform silica shells. The coated particles have been characterized by electron microscopy (TEM), XPS spectroscopy and IR and showing a core shell structure with a uniform layer of silica

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Henry, Étienne. « Auto-assemblages nanostructurés à base de lipides, d'actine et de quantum dots : synthèse, structure et propriétés photophysiques ». Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2007REN1S166.

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Deux auto-assemblages nanostructurés, avec et sans quantum dots, ont été obtenus par la synchronisation de la croissance de filaments d'actine et de l’empilement lamellaire de membranes lipidiques. Un large panel de techniques (diffraction des rayons X, microscopie électronique en transmission et microscopie optique) et un important développement instrumental ont permis d'étudier et de comprendre la dynamique de croissance de ces matrices, pour en maitriser la nanostructuration. Un micro-spectromètre de fluorescence a été développé pour étudier la fluorescence de la matrice décorée par des quantum dots. De nouvelles propriétés photophysiques ont été caractérisées et attribuées à la nanostructuration. La nouveauté des structures obtenues et leur mécanisme biochimique d’organisation, ouvrent des perspectives dans le domaine des matériaux auto-assemblés et de la nano-photonique
Two nanostructured self-assemblies, with and without quantum dots, were obtained by the synchronization of the growth of actin filaments and the layer stacking of lipidic membranes. A broad panel of techniques (X-rays diffraction, transmission electronic microscopy and optical microscopy) and an important instrumental development allowed to study and understand the growing dynamic of these matrices, in order to control their nanostructuration. A fluorescence micro-spectrometer has been developed to study the fluorescence of the matrix decorated by quantum dots. New photophysic properties has been characterized and are due to the nanostructuration. The new feature of the structures and their biochemical mechanism of organization, open new features in the field of self-assembled materials and nano-photonic

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Sondergard, Elin. « Croissance de nanocristaux par auto-organisation en phase liquide : vers le reseau de points quantiques ». Nice, 1998. http://www.theses.fr/1998NICE5212.

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Ce travail de these traite des differentes possibilites de croissance de nanocristaux monodisperses sur un substrats amorphe. Le but est de proposer une nouvelle methode de production de telles structures, permettant ainsi d'etudier les effets de confinement quantique et les proprietes de ces materiaux. Une methode de croissance basee sur la croissance de type volmer-weber en phase liquide s'est montree tres interessante pour la production de nanocristaux et pourrait etre encore amelioree par traitement thermique. De plus une revue des problemes lies a la croissance en general est presentee. Plusieurs nouvelles techniques assez diverses ont egalement ete developpees : l'analyse des images par la theorie des ondelettes s'est montree une technique tres efficace pour traiter les images des distributions de nanocristaux. Une nouvelle methode de mesure d'angles de mouillage des nanoparticules par microscopie electronique en transmission, utilisant le phenomene de fusion de surface est presentee. Enfin, la technique la plus importante, developpee dans cette these, est un nouveau four a haute temperature fonctionnant sous ultra-vide. Il a egalement ete montre que la haute temperature conduit a des problemes inattendus. Cette nouvelle technique pourrait ouvrir de nouvelles possibilites de productions de nanocristaux en utilisant le mode de croissance propose dans cette these.

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Goourey, Georgia. « Elaboration et durabilité de matériaux composites à base acrylate et de points quantiques de ZnO ». Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2013. http://www.theses.fr/2013CLF22371.

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Ce travail de thèse a été dans un premier temps consacré à l’influence des points quantiques (QDs) de ZnO de taille 5 nm, synthétisés par voie sol-gel sur les propriétés physiques et physico-chimiques des réseaux enregistrés par holographie dans des photopolymères de type acrylate. L’amorceur, ici la camphorquinone, étant un élément clé de la photopolymérisation, une double approche expérimentale/théorique a permis de comprendre ses modifications photochimiques en fonction de la composition du système photosensible. L’introduction de 1 % en masse des QDs améliore les propriétés physiques des matériaux photostructurés (augmentation du rendement de diffraction due à la répartition spatiale des QDs) sans modifier la cinétique de polymérisation. Dans un deuxième temps, l’influence des QDs sur la durabilité des matériaux sous irradiation à λ 300 nm a été examinée. L’exposition des polymères purs et dopés entraîne des modifications chimiques de la matrice polymère et le dégagement de gaz. Cependant, la présence de QDs de ZnO (1 % en masse) a un effet photocatalytique sur la durabilité du matériau. Cet effet implique la contribution de l’électron et du trou photogénérés au mécanisme de dégradation, conduisant à une extinction partielle de la fluorescence des QDs. Il est d’autant plus important que le taux de QDs augmente dans le milieu et souligne le rôle de l’interface polymère/nanoparticule. En revanche, l’introduction de 1 % de nanocristaux semi-conducteurs de ZnO (taille 10-30 nm) entraîne une stabilisation de la matrice qui traduit un effet photoprotecteur inattendu de ces nanoparticules
This work was first devoted to the influence of ZnO quantum dots (QDs) with 5 nm diameter, synthesized by sol-gel method on the physical and physico-chemical properties of the gratings recorded in acrylate photopolymers by holography. Since the photosensitizer (in our study camphorquinone) is a key element in the photopolymerization process, a double experimental/theoretical approach was applied to understand its photochemical modifications as a function of the content of the photosensitive system. The introduction of 1 wt % of Qds improves the physical properties of the photo-patterned materials (increase of the diffraction efficiency due to the spatial distribution of QDs) without modifying the kinetics of polymerization. Secondly, the influence of QDs on the durability of materials under irradiation at λ 300 nm was investigated. The exposure of pure and doped polymers leads to the chemical modifications of the polymer matrix and the release of gas. However, ZnO QDs (1 wt % loading) negatively influenced the durability by their photocatalytic effect. This effect points out the contribution of the photo-generated charge carriers to the mechanism of degradation, leading to a partial quenching of the fluorescence of QDs. It also increases with increasing QDs content and underlines the role of the polymer/nanoparticule interface. On the contrary, the presence of 1 wt % of semi-conductor nanocrystals of ZnO (size 10-30 nm) induces a stabilization of the matrix. This reveals an unexpected photo-protective effect of these nanoparticules

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Richter, Mirja. « Croissance par EJM à boîtes quantiques sur des couches localement dopées par FIB ». Nice, 2007. http://www.theses.fr/2007NICE4086.

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Résumé :

L’objet de ce travail fut d’étudier et de modifier la structure des niveaux énergétiques de boîtes quantiques InAs par croissance de différentes couches de confinement supérieures. L’effet de telles couches faites de (In,Ga)As, sur la structure de niveaux de boîtes quantiques InAs auto-assemblées, a été étudié par spectroscopie de capacité vs tension. Par rapport à l’emploi du GaAs, un décalage vers le rouge de l’émission du niveau fondamental a été observé. Il est montré que ce décalage provient en grande partie des états de la bande de conduction ? Avec un confinement fait de (InGa)(As,N), la longueur d’onde d’émission a pu être étendue jusqu’à1,52 μm. Une émission de haute qualité est obtenue après recuit thermique rapide, et ce jusqu’à une longueur d’onde de 1,45 μm. Par ailleurs, ces boîtes quantiques ont été intégrées au sein d’une diode electro-luminescente tout nouvellement développée. Les dimensions de la région active y ont été réduites par écriture isolante à l’aide de faisceaux d’ions focalisés, afin d’obtenir l’électroluminescence provenant de quelques boîtes quantiques seulement. Ce travail constitue une vers l’obtention de l’émission de photons uniques aux longueurs utilisées en télécommunications par fibres optiques
The aim of this work was to study and alter the energetic level structure of self-assembled InAs quantum dots by overgrowth with different cap layers. The influence of (In,Ga)As cap layers on the level structure of self-assembled InAs quantum dots was studied by capacitance-voltage spectroscopy. The red shift of the ground state emission as compared to GaAs capping was found to originate mainly from the conduction band states. With (In,Ga)(As,N) capping, emission up to 1,52 μm was demonstrated. After rapid thermal annealing, highest quality emission was found up to 1. 45 μm. Additionally, InAs quantum dots were integrated into a newly developed light emitting diode whose active region was reduced by insulation writing with focused ion beams to achieve electroluminescence from few quantum dots only. Altogether, first steps were taken towards single photon emission at the most efficient telecommunication wavelengths

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Petitprez, Emmanuel. « Propriétés optiques et structurales de super-réseaux de boites quantiques auto-organisées de InAs ». Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0006.

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Résumé :

Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés optiques et structurales de super-réseaux de points quantiques auto-organisés de InAs. Ces structures ont été réalisées par épitaxie par jets moléculaires sur substrats de GaAs (100) en faisant varier la distance entre les couches de points quantiques. Les échantillons ont ensuite été étudiés par microscopie électronique en transmission et photoluminescence. Une analyse quantitative des images de microscopie montre que la réduction de l'espacement entre les couches produit une amélioration de l'uniformité et de l'alignement vertical des points quantiques. Cependant, des couches de points quantiques trop proches ont tendance à relaxer et conduisent à la formation de défauts structuraux identifiés comme micromacles. Nous avons rapporté pour la première fois un comportement original de la position du pic de photoluminescence lorsque la distance entre les couches de points quantiques est réduite. Ce comportement est interprété en termes de modifications structurales des points quantiques, couplage électronique, relaxation de la contrainte et recombinaison non radiative au voisinage des défauts. La modélisation des spectres de photoluminescence ne reproduit le comportement expérimental que lorsque ces quatre phénomènes sont pris en compte. Des résultats expérimentaux additionnels confirment en outre l'interprétation proposée
In this work we present a systematic study of the optical and structural properties of self-organized InAs quantum dot superlattices. The structures were grown by molecular beam epitaxy on (100) GaAs substrates with different spacing between the quantum dot layers. The samples have been investigated by transmission electron microscopy and photoluminescence. A quantitative analysis of microscopy images shows that spacer layer thickness reduction improves the quantum dots uniformity and vertical alignment. However, closely stacked quantum dot layers tend to relax through the formation of structural defects identified as microtwins We report for the first time on an unusual behavior of the photoluminescence peak position when the spacer layer thickness is reduced. This behavior is interpreted in terms of quantum dot size modification, electronic coupling, partial strain relaxation and non-radiative recombination through defect centers. Simulated photoluminescence spectra only fit the experimental data when these four features are considered. Additional experimental results also support our interpretation

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Chauvin, Nicolas. « Spectroscopie de la boîte quantique unique dans les systèmes InAs sur InP et InAs sur GaAs émettant à 1,3 µm : application aux sources localisées ». Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0051/these.pdf.

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Résumé :

Les boîtes quantiques soulèvent actuellement un vif intérêt dans le domaine du traitement quantique de l'information qui nécessite l'utilisation de photons uniques pour la cryptographie ou le calcul quantique. Il est donc nécessaire de comprendre la physique des boîtes quantiques uniques InAs/GaAs et InAs/InP émettant dans la gamme spectrale 1,3 à 1,5 µm, longueurs d'onde adaptées pour la transmission dans les fibres optiques. Dans cette thèse, nous avons étudié le système exciton-biexciton, la structure fine, l'impact de la température ainsi que les excitons chargés pour une boîte quantique unique. Les études en fonction de la température ont montré que les largeurs à mi-hauteur sont de l'ordre du meV à la température de l'azote liquide et se situent entre 10 et 15 meV à température ambiante pour les boîtes InAs/GaAs. De plus, nous avons observé l'évolution de l'énergie de lisaison du biexciton et de la structure fine en fonction de la taille des boîtes InAs/InP
Quantum dots are very promising in the field of quantum information which requires the use of single photons for quantum cryptography or quantum calculation. Thus, it is necessary to understand the physic of single InAs/GaAs and InAs/InP quantul dots emitting in 1. 3 to 1. 5 micrometer spectral range, wavelengths adapted for the transmission through optical fibres. In this thesis, we studied the exciton-biexciton complex, the fine structure splitting, the impact of the temperature and charged excitons in single quantum dots. We observed the dependence of the biexciton binding energy and of the fine structure splitting as a function of the InAs/InP quantum dot size. Moreover, the studies as a function of the temperature showed that the linewidth of the exciton recombination is in the meV range nitrogen temperature and in the 10-15 me V range at room temperature for the InAs/GaAs dots

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Dutta, Bivas. « Energétique dans les dispositifs à un seul électron basés sur des îlots métalliques et des points quantiques ». Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY055/document.

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Résumé :

Aujourd'hui, nos appareils électroniques sont de plus en plus densément composés de composants nanoélectroniques. En conséquence, la dissipation de chaleur produite dans ces circuits augmente également énormément, provoquant une déperdition d’énergie considérable, en pure perte. Les effets thermoélectriques entrent en jeu ici car ils permettent d'utiliser cette chaleur perdue pour produire un travail utile. Par conséquent, l’étude du transport thermique et de l’effet thermoélectrique dans les nanostructures revêt une importance significative du point de vue scientifique et technologique.Dans cette thèse, nous présentons nos études expérimentales du transport thermique et thermoélectrique dans différents types de dispositifs à un seul électron, où le flux électronique peut être contrôlé au niveau de l'électron unique.Tout d’abord, nous montrons la mesure du transport de chaleur contrôlé par la grille dans un transistor à un seul électron (SET), agissant comme un commutateur thermique entre deux réservoirs. Nous déterminons la conductance thermique à l’aide d’un bilan thermique en régime permanent prenant en compte les différents chemins du flux de chaleur. La comparaison de la conductance thermique du SET avec sa conductance électrique indique une forte violation de la loi de Wiedemann-Franz.Deuxièmement, nous étendons l’étude du transport thermique dans les dispositifs à un seul électron dans le régime de boîte quantique, où, outre les interactions de Coulomb, il faut également prendre en compte les différents niveaux électroniques discrets. Nous discutons du bilan thermique entre deux réservoirs de chaleur couplés par un seul niveau de point quantique, et de la dissipation des électrons tunnel dans les contacts. Cela produit des formes de diamant de Coulomb dans la carte de température électronique de la source, en fonction de la polarisation et de la tension de grille.Enfin, nous présentons la mesure du transport thermoélectrique dans une jonction à boîte quantique unique, du régime de couplage faible au régime de couplage fort Kondo. Nos expériences introduisent une nouvelle façon de mesurer le pouvoir thermoélectrique en réalisant une condition de circuit ouvert quasi-parfaite. Le pouvoir thermoélectrique dans une boîte faiblement couplée montre le comportement e-périodique avec la charge induite par la grille, alors qu’il montre une période distincte de 2e en présence de corrélation Kondo. L’étude de la dépendance thermique révèle que la résonance de Kondo n’est pas toujours au niveau de Fermi, mais qu’elle peut être légèrement décalée, en accord avec les prédictions théoriques.Cette étude ouvre la porte à l’étude de transistors à une boîte quantique unique dont les propriétés thermodynamiques sont régies par les lois de thermodynamique quantique
At this age of technologically advanced world, the electronic devices are getting more and more densely packed with micro-electronic elements of nano-scale dimension. As a result the heat dissipation produced in these microelectronic-circuits is also increasing immensely, causing a huge amount of energy loss without any use. The textit{thermoelectric effects} come into play here as one can use this wasted heat to produce some useful work with the help of thermoelectric conversion. In order to achieve such a textit{heat engine} with a reasonably high efficiency, one needs to understand its thermal behavior at the basic level. Therefore, the study of thermal transport and thermoelectric effect in nano-structures has significant importance both from scientific and application point of view.In this thesis we present the experimental studies of thermal and thermoelectric transport in different kinds of single-electron devices, where the electronic flow can be controlled at the single electron level.First, we demonstrate the measurement of gate-controlled heat transport in a Single-Electron Transistor ($SET$), acting as a heat switch between two heat reservoirs. The measurement of temperature of the leads of the $SET$ allows us to determine its thermal conductance with the help of a steady state heat-balance among all possible paths of heat flow. The comparison of thermal conductance of the $SET$ with its electrical conductance indicates a strong violation of the Wiedemann-Franz (WF) law away from the charge degeneracy.Second, we extend the study of thermal transport in single-electron devices to the quantum limit, where in addition to the Coulomb interactions the quantum effects are also need to be taken into account, and therefore the individual discrete electronic levels take part in the transport process. We discuss the heat-balance between two heat reservoirs, coupled through a single Quantum-Dot ($QD$) level, and the dissipation of the tunneling electrons on the leads. This produces Coulomb-diamond shapes in the electronic-temperature map of the `source' lead, as a function of bias and gate voltage.Third, we present the measurement of thermoelectric transport in a single $QD$ junction, starting from the weak coupling regime to the strong coupling-Kondo regime. The experiments introduces a new way of measuring thermovoltage realizing a close to perfect open-circuit condition. The thermopower in a weakly coupled $QD$ shows an expected `$e$' periodic behavior with the gate-induced charge, while it shows a distinct `$2e$' periodic feature in the presence of Kondo spin-correlation. The temperature dependence study of the Kondo-correlated thermopower reveals the fact that the Kondo-resonance is not always pinned to the Fermi level of the leads but it can be slightly off, in agreement with the theoretical predictions.This study opens the door for accessing a single $QD$ junction to operate it as a $QD$-heat engine, where the thermodynamic properties of the device are governed by the laws of textit{quantum thermodynamics}

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Dif, Aurélien. « Auto-assemblages de quantum dots fonctionnalisés avec des membranes lipidiques ou des protéines ». Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2007REN1S165.

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L'objet de cette thèse concerne le ciblage entre des nanocristaux inorganiques hydrosolubles CdSe/ZnS (QD) et des membranes lipidiques ou des protéines. Dans cette optique, ont été préparés des QD peptidiques de petite taille pourvus de fonctions chimiques appropriées et possédant des propriétés optiques et une stabilité colloïdale satisfaisantes. Leurs interactions électrostatiques avec des vésicules de charge opposée induit l'adhésion des QD sur toute la surface de la vésicule sans rupture de la membrane. La charge de la vésicule est alors inversée. La modification des lipides ou de leur charge surfacique conduit à un assemblage hybride QDs-lipides nanostructurés. Par ailleurs des protéines HisTag ont été couplées spécifiquement à des QD peguylés, fonctionnalisés avec des ligands polyacétates, par complexation via le Ni²⁺, in vitro et sur des lignées cellulaires
This work concerns the targeting between water-soluble inorganic nanocristals CdSe/ZnS (QD) and lipid membranes or proteins. Therefore small-sized peptidic quantum dots with various chemical functionalities and high colloidal stability and quantum yield were prepared. Their electrostatic interaction with opposite charged vesicles induces QD adhesion until the total covering and charge reversion of the membrane surface without any rupture. The use of various lipids leads to an nanostructured hybrid QD-Lipid assembly. In addition, polyhistidine tag (HisTag) proteins were specifically bound to pegylated functionalized QD in vitro and on transfected HeLa cells by complexation via Ni²⁺ of the QD polyacetate ligands and the protein HisTag

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Labeau, Olivier. « Détection et étude de nano-objets : nanocristaux de CdSe/ZnS et molécules uniques ». Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13004.

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Ce travail traite de la détection et de l'étude de nano-objets luminescents que sont les nanocristaux de semi-conducteur de CdSe/ZnS et les molécules aromatiques. Le mémoire est organisé en trois parties distinctes. La première décrit différentes méthodes de détection de nano-objets par des méthode optiques de champ lointain. L'accent est mis sur l'utilisation d'un dispositif de microscopie confocale de fluorescence fonctionnant aux très basses temlpératures. La seconde traite plus spécifiquement ed la spectroscopie des nanocristaux de CdSe/ZnS. Une étude complète ainsi qu'un modèle de l'évolution en foction de la température du déclin de la luminescence de ces nanocristaux à l'échelle individuelle sont détaillés. Des résultats concernant la spectroscopie d'excitation résonante et de fluorescence des nanocristaux de CdSe/ZnS sont aussi mentionnés. Enfin, dans une dernière partie, la détection de la charge d'un vortex d'Abrikosov est envisagée par la spectroscopie de molécules individuelles aromatiques fluorescentes aux très basses températures présentant un fort effet Stark linéaire. Ce travail met en évidence un phénomène supplémentaire, un déplacement régulier du spectre d'excitation avec la puissance excitatrice, observable pour des molécules situées au voisinage d'une interface métallique ou supraconductrice.

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Jacquet, Romain. « Josephson effects and Cooper pair splitting in modern hybrid devices ». Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0293.

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Résumé :

Dans une jonction Josephson entre deux supraconducteurs séparés par deux points quantiques (dots), les paires de Cooper, qui sont les entités élémentaires du courant Josephson DC, peuvent être éventuellement scindées (processus CAR). Lorsqu'un champ magnétique est appliqué entre ces deux dots, la dépendance du courant critique renseigne sur ce processus de transport non local par une mesure à l'équilibre. Une efficacité de séparation des paires de Cooper a été définie et permet d'indiquer quels jeux de paramètres pourraient permettre à l'expérimentateur d'optimiser cette délocalisation spatiale d'électrons. Dans une jonction Josephson entre deux supraconducteurs polarisée, un courant alternatif apparaît avec une fréquence Josephson proportionnelle à la tension appliquée. Dans une jonction entre trois supraconducteurs, plusieurs fréquences Josephson cohabitent. Néanmoins, lorque la borne centrale est mise à la terre et les deux bornes latérales sont polarisées avec des tensions commensurables, un courant Josephson DC apparaît traduisant le transport effectif de paires de Cooper. Des résultats numériques pour la résonance quartet (intrication de deux paires de Cooper scindées par double CAR) sont présentés. Un calcul unifié basé sur les fonctions d'onde solutions de l'équation de Bogoliubov - de Gennes a permis de calculer courant et bruit dans une jonction entre deux supraconducteurs qu'ils soient conventionnels ou topologiques. Dans une jonction entre deux supraconducteurs topologiques, des quasiparticules d'énergie nulle aux propriétés de Majorana peuvent exister et le calcul entrepris permet de dégager de nouvelles signatures pour la présence de ces excitations
In a Josephson junction between two superconductors with two quantum dots in between, Cooper pairs which are the elementary charge carriers of the Josephson DC current can eventually be split (CAR process). If a magnetic flux threads the area enclosed by dots and superconductors, the critical current as a function of the Aharonov-Bohm phase can give information about this nonlocal process through an equilibrium measurement. A splitting efficiency has been defined so that experimental parameters optimizing Cooper pair splitting can be indicated to the experimentalist. In a Josephson junction between two superconductors, if a voltage is applied, an alternative current occurs with a Josephson frequency proportional to the voltage drop. In an all-superconducting three-terminal junction, several voltage drops and consequently different Josephson frequencies coexist. However, if the central electrode is grounded while the lateral gates are biased with commensurate voltages, then a DC Josephson current is recovered which translates the effective transport of Cooper pairs. Numerical results for the quartet resonance (production of two entangled Cooper pairs split by double CAR) are provided. Josephson current and thermal noise have been computed for a junction between conventional superconductors and a junction between topological superconductors (hosting zero-energy quasiparticules with Majorana properties) within a unified framework based on the Bogoliubov - de Gennes scattering approach. Such a calculation participates in the recent search of convincing signatures for the presence of Majorana modes

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Loczechin, Aleksandra. « Les nanomatériaux en carbone : des alternatives antibactériennes et antivirales ». Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I117.

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La résistance croissante aux antibiotiques et les limitations dans le développement de nouveaux médicaments nécessitent la recherche de stratégies alternatives afin d’éradiquer les infections bactériennes. Des problèmes semblables apparaissent dans le développement de thérapeutiques antivirales, en raison de l’émergence constante de nouveaux virus et leur capacité à contourner les thérapies par des mutations génétiques. Ce travail de recherche examine la potentielle activité antibactérienne et/ou antivirale de nanostructures à base de carbone telles que les nanoparticules de diamant et les points quantiques carbonés (carbon quantum dots, CQDs), ainsi que l’oxyde de graphène réduit (reduced graphene oxide, rGO) combiné à des cryogels. Les CQDs produits par synthèse hydrothermale à partir de l’acide 4-aminophénylboronique comme précurseur carboné se sont montrés efficace en tant qu’inhibiteurs de l’attachement du coronavirus humain HCoV-229E-Luc aux cellules avec une EC50 de 5,2±0.7 µg mL-1. Les études mécanistiques suggèrent que les CQDs agissent lors des tout premiers stades de l’infection virale ainsi que lors de l’étape de réplication du virus. En parallèle, nous avons tiré parti du caractère multivalent des CQDs et des nanodiamants pour les modifier en y fixant de courts peptides synthétiques antimicrobiens (antimicrobial peptides, AMPs). Ces nanostructures ont été testées contre des bactéries pathogènes à Gram positif Staphylococcus aureus et à Gram négatif Escherichia coli et ont montré une activité antibactérienne plus élevée que celle des AMPs seuls. Dans le cas du rGO combiné à des cryogels chargés en AMPs, l’éradication des bactéries a été réalisée efficacement et à la demande en utilisant une irradiation infrarouge comme activateur externe permettant le relargage des AMPs
Increasing antibiotic resistance and limited development of new drugs necessitate the search for alternative strategies to eradicate bacterial infections. Similar problems are faced in the development of antiviral therapeutics, due to the constant emergence of new viruses and their ability to escape therapy by genetic mutations. This work investigates the potential antibacterial and/or antiviral activity of carbon-based nanostructures such as diamond nanoparticles and carbon quantum dots (CQDs) as well as reduced graphene oxide (rGO) in combination with cryogels. CQDs formed by hydrothermal synthesis from 4-aminophenylboronic acid as the carbon precursor showed to be efficient in the inhibition of the viral attachment of human coronavirus HCoV-229E-Luc to cells with an EC50 of 5.2±0.7 µg mL-1. Mechanistic studies suggest that the CQDs are acting at the early stage of virus infection as well at the viral replication step. In parallel, we took advantage of the multivalent character of CQDs as well as nanodiamonds and modified them with short synthetic antimicrobial peptides (AMPs). Tests of these nanostructures against Gram-positive Staphylococcus aureus and Gram-negative Escherichia coli pathogens showed increased antibacterial activity when compared to AMPs alone. In the case of rGO combined with cryogels loaded with AMPs, bacterial eradication was achieved efficiently and on-demand using near-infrared light as external trigger to release AMPs

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Joumaa, Nancy. « Élaboration de latex fluorescents et de latex magnétiques par polymérisation en miniémulsion en vue d'applications biomédicales ». Lyon 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LYO10300.

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Résumé :

Ce travail a consisté à élaborer deux types de particules de latex submicroniques, l’un fluorescent et l’autre magnétique, en vue d’applications dans le diagnostic biomédical. La synthèse de particules de latex fluorescentes, submicroniques et isodisperses en taille, a été réalisée en incorporant des Quantum dots (QDs ; CdSe/ZnS), par polymérisation en miniémulsion. L’étude a montré que l’intensité de fluorescence des particules augmente linéairement avec la concentration initiale des QDs. L’utilisation de QDs sans la couche de ZnS a conduit à des particules peu fluorescentes. Les particules submicroniques élaborées peuvent être fonctionnalisées par des groupements carboxyliques. Enfin, la taille des particules peut être contrôlée par la concentration initiale de tensioactif (SDS). Parallèlement, des particules magnétiques ont été préparées en utilisant un ferrofluide composé de nanoparticules d’oxyde de fer stabilisées dans le styrène par un tensioactif phosphaté polymérisable ou “surfmère”. Ces ferrofluides organiques stables et superparamagnétiques ont été encapsulés par polymérisation en miniémulsion et donnent lieu à des particules de latex dans lesquelles la répartition des oxydes de fer est homogène au sein de la matrice polymère. Les propriétés magnétiques des particules dépendent des caractéristiques du ferrofluide utilisé
The aim of this work was the elaboration of two kinds of latexes, fluorescent and magnetic, for diagnosis purpose. The synthesis of submicrometer and monodisperse fluorescent particles was carried out via the encapsulation of Quantum Dots (QDs; CdSe/ZnS) by miniemulsion polymerization. The results showed that the fluorescence signal of the particles increased linearly with the initial concentration of QDs. The use of QDs without the ZnS layer led to particules exhibiting a low fluorescent signal. The particles can also be functionalized by carboxylic groups. Finally, particle size can be adjusted by the initial surfactant (SDS) concentration. In parallel, magnetic particles were prepared using a ferrofluid composed of iron oxide nanoparticles stabilized in styrene by a reactive surfactant or “surfmer”. These stable and superparamagnetic organic ferrofluids were encapsulated by miniemulsion polymerization and led to latex particles in which the distribution of iron oxide was homogeneous within the polymer matrix. Magnetic properties of the particles are directly related with the characteristics of the ferrofluid used

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Jacquet, Romain. « Josephson effects and Cooper pair splitting in modern hybrid devices ». Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0293/document.

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Résumé :

Dans une jonction Josephson entre deux supraconducteurs séparés par deux points quantiques (dots), les paires de Cooper, qui sont les entités élémentaires du courant Josephson DC, peuvent être éventuellement scindées (processus CAR). Lorsqu'un champ magnétique est appliqué entre ces deux dots, la dépendance du courant critique renseigne sur ce processus de transport non local par une mesure à l'équilibre. Une efficacité de séparation des paires de Cooper a été définie et permet d'indiquer quels jeux de paramètres pourraient permettre à l'expérimentateur d'optimiser cette délocalisation spatiale d'électrons. Dans une jonction Josephson entre deux supraconducteurs polarisée, un courant alternatif apparaît avec une fréquence Josephson proportionnelle à la tension appliquée. Dans une jonction entre trois supraconducteurs, plusieurs fréquences Josephson cohabitent. Néanmoins, lorque la borne centrale est mise à la terre et les deux bornes latérales sont polarisées avec des tensions commensurables, un courant Josephson DC apparaît traduisant le transport effectif de paires de Cooper. Des résultats numériques pour la résonance quartet (intrication de deux paires de Cooper scindées par double CAR) sont présentés. Un calcul unifié basé sur les fonctions d'onde solutions de l'équation de Bogoliubov - de Gennes a permis de calculer courant et bruit dans une jonction entre deux supraconducteurs qu'ils soient conventionnels ou topologiques. Dans une jonction entre deux supraconducteurs topologiques, des quasiparticules d'énergie nulle aux propriétés de Majorana peuvent exister et le calcul entrepris permet de dégager de nouvelles signatures pour la présence de ces excitations
In a Josephson junction between two superconductors with two quantum dots in between, Cooper pairs which are the elementary charge carriers of the Josephson DC current can eventually be split (CAR process). If a magnetic flux threads the area enclosed by dots and superconductors, the critical current as a function of the Aharonov-Bohm phase can give information about this nonlocal process through an equilibrium measurement. A splitting efficiency has been defined so that experimental parameters optimizing Cooper pair splitting can be indicated to the experimentalist. In a Josephson junction between two superconductors, if a voltage is applied, an alternative current occurs with a Josephson frequency proportional to the voltage drop. In an all-superconducting three-terminal junction, several voltage drops and consequently different Josephson frequencies coexist. However, if the central electrode is grounded while the lateral gates are biased with commensurate voltages, then a DC Josephson current is recovered which translates the effective transport of Cooper pairs. Numerical results for the quartet resonance (production of two entangled Cooper pairs split by double CAR) are provided. Josephson current and thermal noise have been computed for a junction between conventional superconductors and a junction between topological superconductors (hosting zero-energy quasiparticules with Majorana properties) within a unified framework based on the Bogoliubov - de Gennes scattering approach. Such a calculation participates in the recent search of convincing signatures for the presence of Majorana modes

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Ménard, Samuel. « Étude des propriétés magnéto-optiques de structures à points quantiques indium(x) gallium(1-x) arsenic/arsenure de gallium ». Mémoire, Université de Sherbrooke, 2001. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/4527.

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La structure électronique de points quantiques auto-assemblés InAs/GaAs et la dynamique de capture des porteurs ont été étudiées à l'aide d'expériences de magnéto-photoluminescence à faible température (4.5 K) et pour des champs magnétiques variant entre 0 et 16 T. Dans ce mémoire nous rapporterons les résultats obtenus sur deux séries d'échantillons interdiffusés par recuit rapide thermique pour différentes températures et différentes durées de recuit. La première série d'échantillons ne possédait qu'une seule couche de boîtes quantiques, ce qui la différenciait de la seconde série qui en comportait 25. Le processus d'interdiffusion conduit à une réduction significative de la largeur des raies d'émission PL associées aux différents états des points quantiques. Grâce à cette diminution de la largeur de ces raies, la dépendance en champ magnétique des états des points quantiques a pu être mise en évidence plus facilement. Nous avons ainsi pu corréler nos résultats expérimentaux aux calculs effectués dans le contexte des états de Fock Darwin. Nous avons également observé que le rapport entre l'intensité de la raie d'émission associée à la couche de mouillage et celle du pic d'émission correspondant aux points quantiques variait de façon non linéaire avec le champ magnétique. Le comportement observé semble être corrélé aux dépendances en champ magnétique du temps de capture des porteurs par les boîtes quantiques et du temps de recombinaison radiatif des excitons dans la couche de mouillage.

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Peng, Ying. « Functional Photopolymer Materials for High-resolution 3D Lithography and Nano-optics ». Thesis, Troyes, 2017. http://www.theses.fr/2017TROY0039.

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Résumé :

Les nanostructures photoluminescentes à forte efficacité d’émission présentent un intérêt majeur en nano-optique. En particulier, les boîtes quantiques (BQs) sont d’excellents candidats pour obtenir des sources de photons uniques, lorsqu’elles sont insérées dans des cavités photoniques appropriées. Ainsi, l’intégration de ces nano-émetteurs avec un contrôle spatial parfait constitue un réel défi. Dans cette thèse, nous avons développé un photopolymère greffé sur des BQs de différentes couleurs d’émission, pour la photolithographie 3D à très haute résolution spatiale. Nous avons ainsi fabriqué des nanostructures 1D, 2D et 3D par photopolymérisation à 2 photons (PDP). Une amélioration significative de la résolution a été obtenue grâce à un très fort confinement du volume réactionnel suite à l’ajout des inhibiteurs de radicaux. Le plus petit motif polymère est inférieur à 60 nm, obtenu au sein de structures organisées type « tas de bois » de 350 nm de période. Il s’agit d’un record dans la fabrication 3D par PDP utilisant un seul laser à 780 nm. Nous avons également montré que la présence des BQs améliore significativement la résolution. Des études photochimiques et cinétiques ont été réalisées pour comprendre l’influence des inhibiteurs et des BQs sur la structuration. Finalement, nous avons montré la possibilité d’intégrer nos BQs de manière contrôlée sur des nano-fils d’argent, des guides d’onde, des nano-cubes d’or et des fibres optiques microlentillées. Nos résultats devront stimuler d’autres travaux prometteurs dans le domaine de la nano-optique
Luminescent nanostructures with high emission efficiency and spatial resolution are of great interest for optics and photonics. Specifically in quantum optics, remarked as an attractive candidate for single photon sources, quantum dots (QDs) have shown promising quantum yield and stability. In this issue, the crucial point is to integrate QDs emitters with a spatially controlled manner into optical and plasmonic devices. In this thesis, photopolymer containing QDs with 3 different emission colors have been formulated and used for the fabrication of 1D, 2D and 3D nanostructures with sub-100 nm size by direct laser writing based on two-photon polymerization (TPP-DLW). The improvement of the spatial resolution of writing is realized through a strong confinement of the polymerization volume based on the use of free radical inhibitors. The results show that the smallest feature size of 3D polymer woodpiles could reach 60 nm with a period of 350 nm, which has never been reported in the fabrication via TPP-DLW using single laser emitting at 780 nm. Investigations showed that spatial resolution of writing is significantly improved in the presence of Qds. Photochemical and kinetics studies were performed to understand the effect of both inhibitors and Qds on the nanostructuring by TPP. Finally, the local integration of QDs into Ag nanowires, ion exchange-glass optical waveguides, Gold nanocubes and fiber tips was achieved. We believe that our results and approaches of nanofabrication will stimulated further promising works in nano-optics

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Lamri, Gwénaëlle. « Contrôle optique de la photoluminescence de nanosources hybrides ». Thesis, Troyes, 2018. http://www.theses.fr/2018TROY0030.

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Résumé :

Les nouveaux matériaux intelligents peuvent altérer significativement leurs propriétés mécaniques, thermiques et/ou électromagnétiques en réponse à un stimuli externe. Ils trouvent leur utilité dans différents champs disciplinaires tels que la libération de médicaments, les matériaux auto-réparants pour les applications de revêtements ou encore les technologies d’affichage (comme les nouvelles télévisions). Parmi ces nouveaux matériaux, les molécules photochromiques sont utilisées pour moduler la lumière émise par des boîtes quantiques. De plus, il est bien connu que les nanomatériaux plasmoniques possèdent la capacité d’exalter l’émission lumineuse des boîtes quantiques. Après une étude des propriétés des molécules photochromiques et une étude de chaque couple d’entités (boîtes quantiques – molécules photochromiques, nanoparticules métalliques – molécules photochromiques et boîtes quantiques – nanoparticules métalliques), les trois entités sont combinées et l’étude démontre un contrôle optique du couplage résonant entre les nanoparticules métalliques et semi-conductrices. Il est montré expérimentalement que la photoluminescence du système couplé peut passer d’une inhibition à une exaltation en utilisant un commutateur optique photochromique. Des calculs théoriques viennent confirmer les résultats expérimentaux
Smart materials can significantly alter their mechanical, thermal or electromagnetic, in response to external stimuli. They have enabled progress in many areas, including drug delivery, self-healing materials for coating applications, or display technologies. Among them, photochromic molecules have been used to modulate the light emitted by quantum dots. Moreover, it is well-known that plasmonic nanomaterials are able to enhance the emission of quantum dots. After a study of the photochromic molecules properties and of each couple of entities (quantum dots – photochromic molecules, metallic nanoparticles – photochromic molecules and metallic nanoparticles – quantum dots), we combine the three entities and demonstrate an optical control of the resonant coupling between metallic and semi-conductor nanoparticles. We experimentally show that the photoluminescence effects of the coupled system can be tuned from enhancement to quenching using a photochromic optical switch and theoretical calculations confirm our experimental findings

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Longo, Antonio Valerio. « Development of alternate-current thin-film electroluminescent devices based on manganese-doped zinc sulfide quantum-dot technology ». Electronic Thesis or Diss., Université Paris Cité, 2021. http://www.theses.fr/2021UNIP7253.

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Résumé :

Ce travail de thèse concerne le développement d'un dispositif émetteur de lumière, basé sur des nanoparticules de sulfure de zinc dopées au manganèse,fonctionnant sous l'application d'une tension alternative. Notre dispositif est basé sur une configuration simple impliquant une seule couche de nanoparticules luminescentes, déposée par spin coating, placée entre deux films isolants. D’abord,nous avons étudié le système de nanoparticules d'un point de vue fondamental.Ces nanoparticules, synthétisées sans aucun tensioactif par une synthèse assistée par micro-ondes, sont caractérisées par une phosphorescence dans la région orange du spectre visible provenant du dopage au manganèse. Nous avons observé et étudié une augmentation de cette activité optique sous une exposition prolongée à la lumière UV. Notre analyse nous a permis d'attribuer ce phénomène à un effet de contrainte du réseau crystallin local autour des chromophores de manganèse dû à un processus d'oxydation de surface induit par la lumière UV.Dans une deuxième partie de notre travail, nous avons étudié les propriétés diélectriques des couches isolantes, constituées d'un film de oxyde d'hafnium déposé par Atomic Layer Deposition. En explorant plusieurs épaisseurs de couches et deux températures de dépôt, nous avons montré que la température plus basse fournit des résultats significativement plus fiables et robustes. De plus, nous avons également abordé la possibilité de déposer une couche d'alumine par une approche sol-gel en solution, mettant en évidence les principales limites de cette technique.Dans la troisième partie du manuscrit, nous décrivons les principales caractéristiques du dispositif complet. Nous avons observé la bande d'émission orange due au dopage au manganèse, ainsi que le comportement seuil typique de l'intensité de la lumière émise en fonction de la tension appliquée. En exploitant la caractérisation structurelle, les mesures de spectroscopie d'impédance et une comparaison avec des travaux théoriques sur des dispositifs similaires, nous avons pu affirmer que le mécanisme derrière l'émission de lumière observée est un processus de création de charge induite par le champ électrique dans la couche active, suivi par leur transport à travers la couche et d'un processus de recombinaison radiative à l'échelle de la nanoparticule individuelle. Par rapport aux travaux antérieurs basés sur le même type de nanoparticules, notre point clé a été l'utilisation de nanoparticules non enrobées qui ont permis d'obtenir un arrangement de nanoparticules très compact, favorisant le mécanisme physique mentionné ci-dessus. Notre travail constitue une avancée dans le développement de dispositifs électroluminescents plus compacts, industriellement réalisables et respectueux de l'environnement
In this work we address the development of a light-emitting device, based on manganesedoped zinc sulfide nanoparticles, working under the application of an alternate-current voltage. Our device is based on a simple capacitive configuration implying a single layer of spin-cast nanoparticles sandwiched between two insulating thin films. In the first part of our work, we studied the nanoparticle system from a fundamental point of view. These nanoparticles, synthesized without the use of any surfactant by a microwave-assisted synthesis, are characterized by a phosphorescence activity in the orange region of the visible spectrum stemming from manganese dopants. In our work, we have observed and studied an enhancement of this optical activity under prolonged UV-light exposition. Our investigation allowed us to ascribe this phenomenon to a local lattice-strain effect around manganese chromophores due to a surface oxidation process induced by UV light. In a second part of our work, we focused on the dielectric properties of the insulating layers, consisting in an hafnium oxide film deposited by atomic layer deposition. By exploring several layer thicknesses and deposition temperatures, we have optimized the dielectric properties of the film, leading to more reliable and robust results. Moreover, we have also addressed the possibility of depositing an alumina layer by an in solution sol-gel approach, highlighting the main limitations of this technique. In the third part of the manuscript, the main characteristics of the complete electroluminescent device are addressed. More specifically, we recovered the orange emission band due to manganese doping, as well as the typical threshold behavior of the intensity of the emitted light as a function of the applied voltage. By exploiting structural characterization, impedance spectroscopy measurements and a careful comparison with theoretical works on similar devices, we have been able to state that the mechanism behind the observed light emission is a fieldinduced charge-creation process within the active layer only, followed by charge transport across the layer and radiative recombination within a single nanoparticle. Compared to previous works based on manganese-doped zinc sulfide nanoparticles, our key point has been the use of uncoated nanoparticles which allowed to achieve a very compact nanoparticle arrangement, favoring the physical mechanism mentioned above. Our work constitutes a step forward in the development of more compact, industrially feasible and eco-friendly light emitting devices

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Pham, Son Tung. « Epitaxial growth and magnetic properties of self-assembled GeMn quantum dots ». Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0504.

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Résumé :

Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons étudié la croissance de boîtes quantiques auto-assemblés de GeMn sur Si par épitaxie par jets moléculaires. La concentration de Mn varie de 2 à 8%. Nous avons montré que la température la plus basse est d'environ 400 °C.Nous avons ainsi étudié la croissance de GeMn à 410 et 430 °C. En combinant de nombreuses techniques de caractérisation pour étudier les propriétés des boîtes quantiques GeMn, telles que les propriétés structurales (TEM), la morphologie de surface (RHEED, AFM), les propriétés magnétiques (SQUID, XMCD) et la composition (EDX), nous avons montré qu'il est possible de contrôler les propriétés magnétiques des boîtes quantiques GeMn. En particulier, nous avons démontré qu'en maîtrisant les paramètres de croissance, il est possible d'obtenir une température de Curie jusqu'à 380K.La deuxième partie de ce travail de thèse porte sur la croissance de boîtes quantiques GeMn dans des structures multicouches. Nous avons démontré que les boîtes dans les couches supérieures peuvent croître au-dessus des boîtes enterrées, conduisant ainsi à un ordre vertical selon la direction de croissance. Nous avons également montré que la diminution de l'épaisseur critique de la couche de mouillage dans les couches supérieures est le paramètre clé, qui conduit à l'augmentation de la dimension des boîtes. Ce phénomène peut être expliqué par une accumulation de la contrainte élastique dans les couches de barrière de Si et ceci est induit par des couches inférieures. Ce résultat ouvre la voie à la réalisation d'une structure multicouche dans laquelle les boîtes quantiques puissent avoir la même taille dans toutes les couches
In the frame of this thesis work, we have investigated the growth of self-assembled GeMn quantum dots on Si substrates by means of Molecular Beam Epitaxy. The doping Mn concentration ranges from 2 up to 8%. We have found that the lowest temperature at which the formation of self-assembled quantum dots is still preserved is about 400 °C.We have thus performed the growth of GeMn quantum dots at 410 and 430 °C. By combining numerous characterization techniques to investigate the quantum-dot properties, including structural properties (TEM), surface morphology (RHEED, AFM), magnetic properties (SQUID, XMCD) and composition (EDX), we have determined the key parameters allowing to control the magnetic properties of GeMn quantum dots. Of particular interest, we have demonstrated that well-controlled GeMn quantum dots can exhibit a Curie temperature up to 380K.The second part of this thesis work deals with the growth of GeMn quantum dots in multilayered structures. Interestingly, we have observed that the dots in upper lays can grow on the top of the buried dots, leading to a vertical ordering of dots along the growth direction. We also shown that the decrease of the wetting layer thickness in the upper layers of a multilayered structure is the main parameter that leads to the increase of the dot size and height. Such an evolution of the wetting layer thickness can be explained by an accumulation of elastic strain in the Si spacer layers induced by the lower Ge wetting layers. This finding opens the route to the realization of a multilayer structure in which the islands have equal size in all layers

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Lee, Chih-Wen. « Étude des propriétés optiques et électriques des nanocomposites polymères pour les diodes électroluminescentes organiques ». Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2019.

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Résumé :

Dans ce travail, les nanomatériaux hybrides ont été étudiés en vue de leur utilisation dans les diodes électroluminescents organiques pour améliorer les performances en terme de stabilité et rendement. Les processus physiques engendrés par l’incorporation de la composante inorganiques dans une matrice polymères ont été examinés. Dans un premier temps, des composites obtenus en ajoutant des nanocristaux de CdSe(ZnS) aux polymères dérivés de poly(phénylène-vinylène) (PPV) ont été étudiés. Les mesures de luminance et rendement dans les diodes les utilisant, ont montré que les composites sont supérieurs aux polymères en performance. Ensuite, le rôle des nanocristaux dans les mécanismes de transport a été étudié par les mesures de pièges. Pour cette étude, le poly[2-méthoxy-5(2’-éthylhéxyloxy)-1,4-phénylène vinylène](MEH-PPV) a été choisi pour faciliter les comparaisons, et les composites sont MEH-PPV+ CdSe(ZnS). Il a été montré que l’amélioration des performances des diodes est en partie, liée à une diminution de la densité des pièges, causée par l’ajout des nanocristaux au polymère. Finalement, pour approfondir le mécanisme de formation des défauts, les mesures de pièges ont été effectuées dans les co-polymères dopés avec des complexes phosphorescents. Il a été montré que l’incorporation des complexes au polymère supprime certains pièges tout en créant d’autres. Dans tous les systèmes étudiés, les performances des diodes utilisant les nanocomposites sont meilleures que celles utilisant le polymère seul. Le dopage semble modifier le transport électrique dans le matériau actif par la réduction de la densité des pièges
Hybrid nanocomposites have been investigated in this research work in order to examine the possibility to enhance the performance of organic devices in stability and in efficiency and to understand the physical processes induced by the inorganic part in the polymer matrix. The first realization was carried out with composites made of phenylenevinylene (PPV) derivatives and CdSe(ZnS) core/ shell nanocrystals. It was demonstrated that the brightness and yield of devices using the nanocomposites were strongly increased as compared to those obtained in devices using the polymer alone. Next, the role of the nanocrystals was studied by performing the measurements of trap states introduced in composite films. To easily compare the results with those reported in the literature, the polymer used here was poly[2-methoxy-5(2’-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene](MEH-PPV) and the studied composite was (MEH-PPV+ CdSe(ZnS)). It was found that the enhancement of the performance of devices using the composites is in part, associated to the decrease in the trap density of the polymer. Finally, investigations of trap formation in composites were extended to polymer systems composed of 2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butyl-phenyl)-(1,3,4-oxadiazole) (PBD) and poly (9-vinylcarbazole) (PVK) and containing phosphorescent-metal complex. It was demonstrated that incorporation of complex caused the suppression of existing defects in the polymer blend and introduced new traps. In all systems investigated, the devices using nanocomposites showed significant improvement of their electroluminescent performance. The doping seems to affect the transport process by reducing the trap density of the polymer

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Van, Roermund Raphaël. « Étude théorique du transport hors d'équilibre dans les boîtes quantiques Kondo ». Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENY050.

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Résumé :

En l'absence de méthodes théoriques exactes, beaucoup de questions liées au modèle d'Anderson hors d'équilibre n'ont pas encore trouvé de solution, engendrant une intense activité de recherche. Dans cette thèse, je discute le transport à travers des boîtes quantiques placées dans le régime Kondo au moyen d'une méthode d'équations du mouvement développée aﬁn de tenir compte des eﬀets de non-équilibre, et en particulier de la décohérence des processus virtuels de spin-ﬂip impliqués dans l'eﬀet de Kondo. Je compare mes résultats aux approximations précédentes, et montre les améliorations apportées par le nouveau schéma de découplage, qui résout les pathologies au point de symétrie particule-trou et permet la description du système dans une vaste gamme de paramètres. Je dérive un taux de décohérence pour les excitations, et montre son implication dans le passage du régime de couplage fort à celui de couplage faible sous l'eﬀet d'une diﬀérence de potentiel, de la température ou d'un champ magnétique. À la lumière de ce résultat, j'étudie l'applicabilité des équations du mouvement hors d'équilibre. Je discute ensuite l'évolution d'observables hors d'équilibre ; la conductance diﬀérentielle présente un pic centré autour d'une diﬀérence de potentiel nulle et atteignant une value maximale G = 2e^2 /h. Son comportement à basse énergie se révèle universel lorsque la diﬀérence de potentiel est normalisée par la température Kondo. Je montre ﬁnalement qu'un champ magnétique divise le pic dans la conductance diﬀérentielle. La distance exacte entre les deux sommets est discutée à la lumière d'expériences récentes, pour lesquelles je donne une explication phénoménologique, et je propose un nouveau schéma expérimental pour vériﬁer mes hypothèses
In the absence of exact theoretical methods, many questions related to the non-equilibrium Anderson model have remained unsolved and are at the origin of an intense research activity. In this thesis I discuss transport through quantum dots put in the Kondo regime by means of an equations-of-motion method that was developed in order to account for the non-equilibrium eﬀects and in particular the decoherence of the virtual spin-ﬂip processes involved in the Kondo eﬀect. I compare my results to previous approximations and show the improvements brought by the new decoupling scheme, which solves pathologies at the particle-hole symmetric point and enables the description of the system over a wide range of parameters. A decoherence rate is derived for the excitations which is shown to involve a crossover from the strong- to the weak-coupling regime when either the temperature or the bias voltage or the magnetic ﬁeld is increased. In the light of this result, I conclude on the applicability of the present equations-of-motion scheme out of equilibrium. I also discuss observables out of equilibrium; the diﬀerential conductance exhibits a zero-bias peak reaching a maximum value G = 2e^2/h. Its low-energy behavior turns out to be universal after the bias voltage is normalized by the Kondo temperature. I ﬁnally show that a ﬁnite magnetic ﬁeld splits the zero-bias peak in the diﬀerential conductance. The actual distance between the peaks is discussed in the light of recent experiments for which I give a phenomenological explanation. A new experimental setup is proposed in order to verify my assumptions

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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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Résumé :

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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Tadjine, Athmane. « Structure électronique et propriétés de réseaux cohérents de nanocristaux semi-conducteurs ». Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I043/document.

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Résumé :

La nanostructuration de matériaux semi-conducteurs permet de modifier le comportement des porteurs de charge. Ces modifications sont causées par les effets de confinement quantique. Dans cette thèse, nous étudions par des approches théoriques (numériques et analytiques) les propriétés de réseaux cohérents de nanocristaux semi-conducteurs. Ces réseaux sont expérimentalement obtenus par des méthodes ascendantes (bottom-up) d’auto-assemblage orienté. Nous montrons que leurs structures de bandes électroniques peuvent être modélisées par un simple Hamiltonien effectif dont les énergies propres sont analytiques. En outre, nous proposons une méthode descendante (top-down) de nano-fabrication consistant en la gravure de puits quantiques semi-conducteurs par des méthodes de lithographie. Cette approche permet de reproduire artificiellement des réseaux bidimensionnels à fort intérêt et comportant des fermions de Dirac tels que le nid d’abeilles, le kagome et le Lieb. Nous étudions ensuite l’effet d’un champ magnétique statique sur un nanocristal isolé, puis sur un réseau de nanocristaux en nid d’abeilles dans lequel nous prédisons l’apparition de grands moments magnétiques. Enfin, nous montrons que dans les réseaux carrés PbSe, un désordre original portant sur les signes des termes de couplage entre nanocristaux apparaît. Nous montrons que ce désordre est réductible par des transformations de jauge, et nous quantifions le désordre réel (résiduel) ressenti par les électrons
Semiconductor nanostructuration methods are a new route leading to the tuning of charge carriers behavior. This tuning is a direct consequence of the quantum confinement effect. In this thesis, we study using numerical and analytical approaches the properties of coherent superlattices of semiconductor nanocrystals. These superlattices are synthesized by bottom-up methods of oriented self-assembly. We show that their electronic band structures can be modeled by a simple effective Hamiltonian with analytical eigenvalues. In addition, we propose a top-down method where a periodic arrangement of holes is etched in semiconductor quantum wells using lithography. We show that it is possible to artificially reproduce two-dimensional lattices of high interest such as the honeycomb, the kagome and the Lieb lattices. Most of these lattices host Dirac fermions that we also recover in the superlattices. In another chapter, we study the effect of a static magnetic field on isolated nanocrystals and on honeycomb superlattices. We predict the presence of large magnetic moments in those systems. Finally, we show that, in PbSe square superlattices, a bond-sign disorder should arise. We find that this disorder is reducible by gauge transformations and we quantify the true (residual) disorder felt by electrons

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Pankratov, Andrey. « Propriétés des boites quantiques GaAs/AlGaAs obtenues par remplissage des nanotrous ». Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066028/document.

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Résumé :

Le but de cette thèse a été de caractériser des boîtes quantiques obtenues avec une nouvelle méthode de croissance. Utilisant des techniques de microphotoluminescence, nous avons étudié les différentes contributions au mélange des bandes de trous lourds et de trous légers. En l'absence de contrainte, la distribution du paramètre de mélange est plus homogène ; cependant, d'autres contributions deviennent dominantes et nous les avons discutées. Nous avons mesuré les paramètres magnéto-optiques : facteurs Landé de l'électron et du trou, décalage diamagnétique, paramètres de structure fine des états noirs et brillants. Les valeurs obtenues ont permis d'estimer la variation des paramètres géométriques des boîtes, ce qui est lié à la qualité du contrôle de la croissance. La polarisation des états noirs mesurée s'est révélée différente de celle prévue selon le modèle utilisé précédemment dans la littérature. Utilisant un modèle théorique récent, nous avons reproduit nos observations, ce qui met en évidence une modulation possible de la polarisation des états noirs par le champ magnétique. Finalement, nous avons effectué des études de contrôle de charges dans des structures n-i Schottky. Pour des boîtes uniques, des états multichargés ont été observés. Nous avons mesuré les énergies de liaison des trions positif et négatif, au préalable à une étude sur des molécules de boîtes. Nous avons observé des anticroisements des états S des trous dans deux boîtes, en accord avec nos prévisions basées sur les paramètres nominaux de l'échantillon
The goal of this thesis work was to characterise quantum dots obtained by a novel growth method. We used microphotoluminescence techniques to study multiple properties of these dots. We have evaluated main contributions to light-heavy hole valence band mixing. Contrary to self-assembled dots, we find a more homogeneous distribution of the mixing parameter, which can be explained by the absence of mechanical tension due to lattice mismatch. We have also measured magneto-optical parameters such as electron and hole g-factors, diamagnetic shift, fine structure splitting for bright and dark states. These results allowed us to estimate geometric parameters of dots, making a point on the growth quality. Polarisation studies on the dark states have revealed a result different from previous theoretical predictions. We have used a recently presented model to explain our findings. The last part of this work presents results on quantum dots embedded in an n-i Schottky structure. We have measured binding energies of positive and negative trions, to make a connection with previous results, to then study double quantum dot system. We have observed an anticrossing of hole S states, which is in agreement with our estimations based on sample parameters

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Chen, Chi. « Lanthanide Energy Transfer Donors on Nanoparticles Surfaces : From Fundamental Mechanisms to Multiplexed Biosensing ». Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS196/document.

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Le multiplexage optique basé sur des nanoparticules offre de nombreux avantages pour la biodétection et l'imagerie à multiparamètres. Toutefois, les modifications apportées à un paramètre entraînent également la modification d’autres paramètres. Par conséquent, la couleur, la durée de vie ou l’intensité ne peuvent pas être utilisées, respectivement, comme paramètre indépendant. Cette thèse peut être divisée en deux aspects. Le premier concerne le développement d'un multiplexage à une seule nanoparticule avec un temps résolu, basé sur le transfert d'énergie par résonance de type Förster (FRET) des complexes de lanthanides aux points quantiques (QD) et ensuite aux colorants fluorescents. Une investigation systématique de toutes les différentes combinaisons avec une large gamme de donneurs et d'accepteurs sur le QD est présentée, et les résultats expérimentaux sont comparés à la modélisation théorique. Le résultat ne contribue pas seulement à une compréhension complète de ces voies de transfert d'énergie compliquée entre multi donneurs / accepteurs sur des nanoparticules, mais offre également la possibilité d'utiliser les modèles pour développer de nouvelles stratégies permettant de préparer le QD avec une couleur, une durée de vie et une intensité réglables de manière indépendante. Le deuxième aspect porte sur le mécanisme de transfert d'énergie du Tb à la nanoparticule d'or (AuNP). Le transfert d'énergie par nanosurface (NSET) s'est révélé être un mécanisme opérationnel pour l'extinction des PL par les AuNP, une information importante pour le développement, la caractérisation et l'application de nanobiocapteurs basés sur l'extinction des PL par les AuNP
Optical multiplexing based on nanoparticles provides many advantages for multiparameter biosensing and imaging. However, the changes in one parameter also lead to changing of other parameters, and thus, color, lifetime, or intensity could not be used as an independent parameter, respectively. This thesis can be divided into two aspects. The first one focuses on developing time-resolved single-nanoparticle multiplexing based on Förster resonance energy transfer (FRET) from lanthanide complexes to quantum dot (QD) to fluorescent dyes. Systematical investigation of all different combinations with a broad range of numbers of donors and acceptors on QD are presented, and the experimental results are compared with theoretical modelling. The result do not only contribute to a full understanding of such complicated multi donor-acceptor energy transfer pathways on nanoparticles but also open the opportunity to use the models for developing new strategies to achieve the QD with independent tunable color, lifetime and intensity. The second aspect focuses on the energy transfer mechanism from Tb to gold nanoparticle (AuNP). Nanosurface energy transfer (NSET) proved to be an operational mechanism in PL quenching by AuNPs, which is important information for the development, characterization, and application of nanobiosensors based on PL quenching by AuNPs

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Fremont, Julien. « Etude des contributions aux surfaces de potentiel et couplages non-adiabatiques par calculs ab initio de structures électroniques et mise aux points des Hamiltoniens effectifs pour les prédictions vibrationnelles : applications aux molécules LiH, H+3 et PH3 ». Reims, 2010. http://theses.univ-reims.fr/sciences/2010REIMS019.pdf.

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Résumé :

Ce travail se place à mi chemin entre chimie théorique et spectroscopie moléculaire théorique en proposant d’exploiter à leur maximum les méthodes de chimie quantique pour ensuite réaliser des prédictions théoriques sur les trois molécules LiH, PH3 et H3+. Dans un premier temps, un chapitre est consacré aux méthodes de chimie quantique utilisées dans ce travail et permettant d’obtenir les surfaces d'énergie potentielle et états électroniques. Pour les applications en spectroscopie moléculaire, la surface d'énergie potentielle nécessite une grande précision. Le second chapitre étudie l’influence de la base de calcul, des corrélations électroniques, des corrections relativistes et des méthodes d’extrapolation sur les niveaux vibrationnels de la molécule LiH. Pour une molécule possédant un faible nombre d'électrons, il est possible d'obtenir des précisions sur la surface d'énergie potentielle telle que l'approximation de Born-Oppenheimer est mise en défaut. Le troisième chapitre développe les notions de transformation de contact et Hamiltonien effectif. Il introduit les termes issus des calculs de chimie quantique nécessaires, pour finalement appliquer ce formalisme hors approximation de Born-Oppenheimer à la molécule LiH. L'objectif de ces deux précédents chapitres est d'explorer les limites des précisions offertes par les méthodes ab-initio pour caractériser les états vibrationnels de l'ensemble des isotopologues près de la dissociation. L'étude des molécules possédant un grand nombre de variables présente d'autres types de difficultés. Le grand nombre d’électrons d'une part rend difficile les calculs de chimie quantique pour l'obtention de surface d'énergie potentielle de bonne qualité, d'autre part l'augmentation du nombre de variables nucléaires complexifie les fonctions d'onde et par conséquent le calcul des niveaux d'énergie vibrationnelle. Le quatrième chapitre propose l'étude dans le cadre de Born-Oppenheimer de la molécule PH3 contenant la dérivation de l'opérateur d'énergie cinétique en coordonnées de valences et le calcul de la surface d'énergie potentielle par méthode chimie quantique. Les symétries de l'Hamiltonien moléculaire produisent des effets encore mal compris des scientifiques. La molécule H3+ dans sa configuration C3v possède une intersection conique où les effets non-adiabatiques sont révélés. Dans ce dernier chapitre l'opérateur d'énergie cinétique en coordonnées hyperspheriques ainsi que la matrice Jacobienne associée à cette transformation sont dérivés. Les couplages non-adiabatiques calculés en coordonnées cartésiennes sont réexprimés en coordonnées hypersheriques. Après avoir présenté la transformation adiabatique-diabatique, les effets de phase géométrique sont étudiés
This work takes place at the halfway between theoretical chemistry and theoretical molecular spectroscopy by proposing to use at their limits the quantum chemistry methods and then make theoretical predictions on the three molecules LiH, PH3 and H3 +. First of all, a chapter is devoted to quantum chemistry methods used in this work to obtain the potential energy surfaces and electronic states. For applications in molecular spectroscopy, the potential energy surface requires to be very accurate. The second chapter examines the influence of the basis, electronic correlations, relativistic corrections and extrapolation methods on the vibrational levels of LiH molecule. For a molecule with a small number of electrons, it is possible to get such quality on the potential energy surface that the limit the Born-Oppenheimer approximation is reached. The third chapter develops the concepts of contact transformation and effective Hamiltonian. It introduce the terms derived from quantum chemistry calculations needed to finally apply this formalism beyond the Born-Oppenheimer approximation to the LiH molecule. The aim of these two preveiws chapters is to explore the limits of ab-initio methods to characterize the vibrational states of all isotopologues near to the dissociation. The study of molecules with a large number of variables has other types of difficulties. The large number of electrons on one hand makes difficult to quantum chemistry calculations to obtain potential energy surface of good quality, on the other hand, the increase in the number of variables complicates the nuclear wave functions and therefore the calculation of vibrational energy levels. The fourth chapter presents the study within the framework of Born-Oppenheimer of the PH3 molecule containing the derivation of the kinetic energy operator in valence coordinates and calculating the potential energy surface by quantum chemistry method. The molecular symmetries of the Hamiltonian produces effects still poorly understood by scientists. The H3 + molecule in its C3v configuration has a conical intersection where the non-adiabatic effects are revealed. In this final chapter the kinetic energy operator in hyperspherical coordinates and the Jacobian matrix associated with this transformation are derived. The non-adiabatic couplings calculated in Cartesian coordinates are reexpressed hypersheriques. After introducing the adiabatic-diabatic transformation, the geometric phase effects are studied

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Bosché, Aurélien. « Flots géodésiques expansifs sur les variétés compactes sans points conjugués ». Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAM085/document.

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Résumé :

Cette thèse est composée de deux parties indépendantes.Dans la première partie nous étudions les propriétés dynamiques des flots géodésiques expansifs sur des variétés compactes sans points conjugués à l'aide du travail de R.O.~Ruggiero. Plus précisément nous montrons qu'un tel flot admet une unique mesure d'entropie maximale et nous construisons cette mesure. Cela généralise des résultats connus dans le cas des variétés compactes à courbure négative et de rang un. Nous montrons ensuite à l'aide de cette mesure que l'équivalent de Margulis (connu pour les variétés compactes à courbure strictement négative) concernant le nombre de lacets géodésiques est toujours valable dans ce cas.Dans la seconde partie nous étudions les isométries des cônes symétriques de dimension finie pour la métrique de Thompson et pour la métrique de Hilbert. Plus précisément nous montrons que le groupe d'isométries induit par les automorphismes linéaires de ce cône est un sous-groupe d'indice fini du groupe d'isométries pour chacune de ces deux métriques et donnons des représentant naturels pour le quotient de ces deux groupes. Cela généralise des résultats deL.~Molnár (qui a étudié ces isométries dans le cas des opérateurs symétriques positifs définis sur un espace de Hilbert complexe)
This thesis is divided in two independants parts.In the first part we investigate dynamical properties of expansive geodesic flows on compact manifolds without conjugate points using the work of R.O.~Ruggiero. More precisely we show that such a flow admits a unique measure of maximal entropy and constructthis measure. This extends results known in non-positively curved manifolds of rank one (and our construction is analogous). Wethen show, using this measure of maximal entropy, that the asymptotics of Margulis (known for compact negatively curvedmanifolds) on the number of geodesic loops still hold in this framework.In the second part we study isometries of finite dimensionalsymmetric cones for both the Thompson and the Hilbert metric. More precisely we show that the isometry group induced by the linear automorphisms preserving such a cone is a subgroup of finite indexin the full group of isometries for those two metrics and give a natural set of representatives of the quotient. This extends resultsof L.~Molnar (who studied such isometies for the symmetric irreducible cone of symmetric positive definite operators on acomplex Hilbert space)

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Fons, Romain. « Propriétés optiques de boîtes quantiques semiconductrices intégrées dans des antennes à fil photonique ». Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALY053.

Texte intégral

Résumé :

Une antenne à fil photonique permet de façonner l’émission d’une boîte quantique (BQ) en un faisceau directif, qui peut être collecté efficacement par des optiques en espace libre. Ces structures photoniques trouvent des applications dans l’émission d’états non classiques de la lumière (photons uniques, paires de photons enchevêtrés) ou dans la génération de non-linéarités géantes, à l’échelle du photon unique. Cette thèse contribue à une meilleure compréhension des propriétés optiques des BQs InAs intégrées dans des antennes à fil photonique à travers deux résultats principaux. Nous démontrons tout d’abord une technique tout optique - et donc non destructive - pour localiser précisément une BQ dans une section de l’antenne. La position de l’émetteur est importante car elle conditionne la force de l’interaction lumière-matière au sein de l’antenne, ainsi que le couplage de la BQ à certains canaux de décohérence spectrale. La technique proposée exploite l’émission de la BQ dans deux modes guidés qui présentent des profils spatiaux différents et s’appuie sur une cartographie du champ lointain résolue en angle. La seconde étude porte sur les mécanismes de spin-flip qui couplent les états excitoniques d’une BQ neutre. Ces spin-flips constituent une source de décohérence. Pour les révéler, nous intégrons la BQ dans une structure photonique anisotrope (ici un fil photonique avec une section elliptique). Des mesures de polarisation et de déclin de la photoluminescence résolu en temps donnent alors accès aux taux de spin-flips. Nous étudions en particulier l’influence de la température et de la puissance d’excitation non-résonante
A photonic wire antenna shapes the emission of a quantum dot (QD) into a directional beam, which can be efficiently collected by free-space optics. These photonic structures find applications in the emission of non-classical states of light (single photons, entangled pairs of photons) or in the generation of giant non-linearities, at the level of a single photon. This thesis contributes to a better understanding of the optical properties of InAs QDs integrated in photonic wire antennas through two main results. We first demonstrate an all-optical - and therefore non-destructive - technique for precisely locating a QD in a section of the antenna. The position of the emitter is important because it conditions the strength of the light-matter interaction within the antenna, as well as the coupling of the QD to certain spectral decoherence channels. The proposed technique exploits the emission of the QD in two guided modes which present different spatial profiles and is based on a measurement of the angle-resolved far-field map. The second study focuses on spin-flip mechanisms that couple the exciton states of a neutral QD. These spin-flips are a source of decoherence. To reveal them, we integrate the QD into an anisotropic photonic structure (here a photonic wire with an elliptical cross section). Polarization measurements combined with time-resolved measurements of the photoluminescence decay then allow determining the spin-flip rates. We present a study of the influence of the temperature and of the non-resonant excitation power

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