Tesi: "Capteurs quantiques"

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Tran, Manh Trung. "Développement de capteurs nanocomposites quantiques résistifs pour la prévention des escarres". Thesis, Lorient, 2018. http://www.theses.fr/2018LORIS514.

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Abstract (sommario):

Les escarres ou les plaies cutanées chroniques (en général) ont été qualifiées d‘ « épidémie silencieuse » et constituent une menace pour la santé publique et l'économie. Cependant, les méthodes de surveillance actuelles restent extrêmement coûteuses, et se limitent souvent au suivi d’un paramètre (pression verticale, pH ou au niveau d'humidité). Par conséquent, la volonté de mettre en œuvre des mesures préventives par une autre technique peu coûteuse, portable et capable de surveiller plusieurs facteurs de risque, en particulier à un stade précoce, est à l'origine recherche. S'inspirant de nos recherches précédentes sur les capteurs nanocomposites polymères cette thèse a été initiée par le professeur Jean-François Feller dans le but de développer un système Quantum Resistive Sensor (QRS) pour anticiper les escarres, en particulier pour les patients handicapés, et selon deux stratégies: (i) l’analyse des biomarqueurs d’escarres par des capteurs de vapeurs résistives quantiques (vQRS) et (ii) la surveillance des pressions sur la peau par des capteurs de pression résistive quantique (pQRS). Dans la première approche, un nez électronique (e-nose) composé de neuf capteurs différents a été fabriqué pour analyser des mélanges synthétiques comprenant trois biomarqueurs (alcool benzylique, tétradécène et pentadécane) et de l’eau. Ensuite, des échantillons réels prélevés sur peau saine, et peau avec lésions ont été analysé par le nez électronique. Pour la seconde approche, les nanocomposites hybrides TPU / pG2% / CNT4%, utilisés comme capteurs de pression, ont permis la conception d’un réseau de 4 puis 16 capteurs et démontré la faisabilité du suivi de pression en temps réel. De nos jours, les dispositifs de santé portables sont souhaités pour fournir des soins et des informations plus pertinentes. Par conséquent, une interface homme-machine (IHM) basée sur une carte PI Raspberry avec écran tactile et connexion bluetooth, a été développée avec succès pour suivre efficacement les forces appliquées en temps réel
Bedsores or chronic skin wounds (in general) have been called ‘a silent epidemic’ posing a signiﬁcant threat to public health and the economy. However, the current wounds monitoring managements are not only extremely expensive and not mobile but often limited to a single factor monitoring such as vertical pressure, pH or moisture level. Therefore, the willing to implement preventative measurements by another technique which is low-cost, portable and able to monitor several risk factors of bedsores, especially at its early-stage, is the origin of this research. Undertaking an inspiration from our previous research on the development of polymer nanocomposite-based sensors, this thesis was initiated by Prof. Jean-François Feller with the objective to the development of Quantum Resistive Sensors (QRS) for the anticipate detection of bedsores (especially for disable patients who are not capable to move their body by their own self). This has been performed following two strategies: (i) analysis of emited from skin volatile organic compounds (biomarkers) from bedsores by quantum resistive vapour sensors (vQRS) and (ii) pressure monitoring by a quantum resistive pressure sensor (pQRS). On the first approach, a electronic nose (E-nose) composed of nine quantum resistive vapour sensors (vQRS) was fabricated to analyse synthetic blends including three bedsores biomarkers (benzyl alcohol, tetradecene and pentadecane) and water. Then, a set of real samples (healthy skin taken from the healthy volunteer’s skin, background and two bedsores samples collected from the bedsores patients’ skin) was successfully collected and analysed by our current E-nose. On the second approach, hybrid TPU/pG2%/CNT4% nanocomposites were assembled into a 4 then 16 sensors array to prove feasibility to monitor applied forces in real time. Nowadays, wearable health devices are required to better monitor health status and provide more data to clinicians with a potential for earlier diagnostic and guidance of treatment. Therefore, a Human Machine Interface (HMI) based on a Raspberry PI Card with a touch screen and Bluetooth connection has been successfully developed to effectively follow applied forces in real time

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Das, Aparna. "Boîtes quantiques de semi-conducteurs nitrures pour des applications aux capteurs opto-chimiques". Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00870365.

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Abstract (sommario):

Ce travail de thèse a porté sur la synthèse de boîtes quantiques (BQs) de semi-conducteurs nitrures orientés (11-22) ou (0001) par épitaxie par jets moléculaires à plasma d'azote, pour des applications aux capteurs chimiques pour la détection du niveau de pH, d'hydrogène ou des hydrocarbures dans des environnements gazeux ou liquides. Dans la première partie de ce manuscrit, je décri la synthèse des couches bidimensionnelles semi-polaires (11-22) : des couches binaires (AlN, GaN, and InN) et des ternaires (AlGaN et InGaN), qui sont requises pour le contact de référence dans les transducteurs et aussi pour établir une connaissance de base pour comprendre la transition dès la croissance bidimensionnelle à la croissance tridimensionnel des BQs. Un résultat particulièrement relevant est l'étude de la cinétique de croissance et l'incorporation de l'indium dans les couches d'InGaN(11-22). De même que pour InGaN polaire (0001), les conditions optimales de croissance pour l'orientation cristallographique semi-polaire correspondent à la stabilisation de 2 ML d'In sur la surface, en excellent accord avec des calculs théoriques. Les limites de la fenêtre de croissance en termes de température du substrat et de flux d'In sont les mêmes pour les matériaux semi-polaire et polaires. Cependant, j'ai constaté une inhibition de l'incorporation de l'In dans les couches semi-polaires, même pour une température en dessous du seuil de la ségrégation pour l'InGaN polaire. Dans une deuxième étape, j'ai fabriqué des super-réseaux de BQs de GaN/AlN et InGaN/GaN, à la fois dans l'orientation polaire et semi-polaire. Les mesures de photoluminescence et de photoluminescence en temps résolu confirment la réduction du champ électrique interne dans les boîtes semi-polaires. D'autre part, les BQs semi-polaires à base d'InGaN doit relever le défi de l'incorporation d'In dans cette orientation cristallographique. Pour surmonter ce problème, l'influence de la température de croissance sur les propriétés des boîtes quantiques InGaN polaires et semi-polaires a été étudiée, en considérant la croissance à haute température (TS = 650-510 °C, où la désorption d'In est active) et à basse température (TS = 460-440 °C, où la désorption d'In est négligeable). J'ai démontré que les conditions de croissance à faible TS ne sont pas compatibles avec le plan polaire, tandis qu'ils fournissent un environnement favorable au plan semi-polaire pour améliorer l'efficacité quantique interne de nanostructures InGaN. Enfin, j'ai synthétisé un certain nombre de transducteurs à BQs de GaN/AlN et InGaN/GaN selon les axes de croissance polaire et semi-polaire. Dans chaque cas, les conditions de croissance pour atteindre la fourchette spectrale ciblée (420-450 nm d'émission à avec une couche contact transparente pour des longueurs d'onde plus courtes que 325 nm) ont été identifiés. L'influence d'un champ électrique externe sur la luminescence des transducteurs ont confirmé que la meilleure performance (plus grande variation de la luminescence en fonction de la polarisation) a été fournie par des structures à base de BQs d'InGaN/GaN. Avec ces données, les spécifications des transducteurs opto-chimiques ont été fixées : 5 perides de BQs d'InGaN/GaN sur une couche contact d'Al0.35Ga0.65N:Si). Puis, j'ai synthétisé un certain nombre de ces transducteurs afin d'obtenir un aperçu sur la reproductibilité, limites et les étapes critiques du processus de fabrication. En utilisant ces échantillons, nous avons réalisé un système capteur intégré qui a été utile pour le suivi de la valeur du pH de l'eau.

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Lassoued, Saïda. "Modélisation de transistors a homo et hétéro-jonctions, compatibles avec une filière submicronique : influence de phénomènes quantiques". Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0089.

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Abstract (sommario):

Le sujet de cette thèse concerne l'étude de transistors bipolaires submicroniques à émetteur polysilicium, compatibles avec une technologie silicium CMOS (BICMOS) du ÇNET de Meylan, et au premier chef le développement d'une modélisation afférente. Après un rappel d'une investigation sur des profils mesurés (SIMS) ayant amené à développer un modèle de (co)diffusions, nous présentons des mesures électriques en statique (cf. "Gummel") et en dynamique, capacitives essentiellement. Une discussion s'appuie sur ce travail, qui permet d'étudier l'influence de différentes variantes sur le process, particulièrement au ni veau du polysilicium et du collecteur, vis à vis, en particulier, du gain en courant et de la fréquence de transition. Les mesures électriques mettent aussi enexergue les défauts structurels du composant Nous avons alors développé un logiciel numérique bidimensionnel, résolvant les équations de Poisson et de continuité des courants, qui plus est couplées avec l'équation de Schroedinger. Cette dernière est en effet introduite pour décrire le transport tunnel à travers une fine couche d'oxyde (typiquement 15 A) sous le polysilicium (elle induit un accroissement du gain, en diminuant le courant de trous de la base). La dernière partie du travail concerne la modélisation du BICMOS à base SiGe, donc d'une structure à hétérojonctions, pouvant fonctionner à de très hautes fréquences (cf. Circuits RF)
The aim of this work is the study of a submicronic bi polar transistor, compatible with a silicon technology (BICMOS), developed by CNET lndustry (Meylan-France). First of all, we discuss with the doping level profiles. We develop a (co)diffusion modeling into the polysilicon and the monocrystalline silicon underneath. Then, we present static electrical characteristics such Gummel's ones, and dynamic measurements such as capacitances. We consider the effects of process on device parameters such as current gain and cut-off frequency. These characterizations point out the technological drawbacks concerning the device behavior. The core of the subject lies in developing a bidimensional device simulator dealing with the so-called drift-diffusion model. Moreover, we have to model the electrical transport through a very thin oxide (15 A) located between polysilicon and monosilicon, which increases the gain current by decreasing the hale current. Then we add the resolution of the Schroedinger equation to make the simulations fully numerical. The method used for this former one is a transfer matrix algorithm. Finally, we study a hetero junction transistor structure: a bipolar transistor with a SiGe-doped base. This structure gives high cut-off frequency specified for RF applications

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Israbian, Claude. "Détecteurs infrarouge quantiques multi-éléments : analyse de limitations intrinsèques et mise en oeuvre de techniques contribuant à un fonctionnement optimal". Aix-Marseille 3, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX30070.

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Abstract (sommario):

L'imagerie infrarouge presente des limitations inherentes aux detecteurs. Afin de proposer et d'evaluer certaines techniques correctives, nous avons realise la maquette d'un dispositif de veille panoramique. Le detecteur utilise est une barrette hgcdte de 288 points, multiplexes par dtc, avec tdi sur 4 elements. C'est un prototype du lir (cea) sensible jusqu'a 11 microns. Les resultats se transposent facilement a d'autre capteurs. L'analyse des limitations liees a la physique et a la technologie des materiaux montre que les caracteristiques des detecteurs ne sont pas parfaitement maitrisees, en particulier la longueur d'onde de coupure. Les consequences, mineures pour un element isole, sont preoccupantes avec des detecteurs multielements. La multiplicite des sites sensibles est le second aspect de l'analyse. La dispersion des caracteristiques et les derives sont la source d'un bruit spatial fixe, que les corrections habituelles ne suppriment pas totalement. Cela nous a mene a optimiser la periodicite d'une prise de reference. Parallelement des procedures de correction non lineaires ont ete mises en uvre et jugees satisfaisantes. D'autre part, le multiplexage des detecteurs peut engendrer des images fantomes qui occasionnent des fausses alarmes. Pour resoudre ce probleme, on presente un traitement d'image base sur la connaissance a priori des parasites. Le troisieme axe concerne l'echantillonnage. L'echantillonnage spatial, dicte par la geometrie du detecteur, conduit a une forte sensibilite du signal suivant la position de l'image a la frontiere entre deux lignes. Cela peut entrainer des non detections qu'il est possible d'eviter par le biais du traitement du signal. On expose entre autre, une procedure a base d'interpolation, qui renforce efficacement la detection.

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Foix, Dominique. "Caractéristiques structurales et électroniques de verres chalcogénures : Etude par spectroscopie photoélectronique à rayonnement X (XPS) et calculs quantiques". Pau, 2002. http://www.theses.fr/2002PAUU3032.

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Abstract (sommario):

Ce travail a été consacré à l'analyse de verres chalcogénures par spectroscopie photoélectronique à rayonnement X (XPS) couplée à des calculs quantiques. Une première partie du mémoire traite de verres thiosilicates et thiogermanates pour lesquels une analyse des pics de cœur XPS a permis de dégager certaines conclusions quant à l'influence d'un changement de teneur et de nature de l'agent modificateur. Pour approfondir les résultats expérimentaux, nous avons réalisé des calculs ab-initio en formalisme Hartree Fock sur les verres thiogermanates. L'analyse des spectres de valence XPS (des verres thiogermanates et thiosilicates) a également été réalisée à partir d'une étude approfondie effectuée en calcul périodique FPLAPW, sur les phases cristallisées GeS2, Na2GeS3 et SiS2. Un deuxième aspect de cette thèse concerne le suivi, lors de la mise en solution, des évolutions chimiques à la surface de membranes de capteurs chimiques à base de verres thioarséniates et sensibles aux ions cuivre
The aim of this work is the analysis by X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) of chalcogenide glasses associated with theoretical calculations. The first part of this report deals with thiosilicate and thiogermanate glasses for which a XPS analyses of core peaks allowed us to determine the influence of a change of modifier content and nature. In order to support the experimental results, ab initio calculations (HF - LanL2DZ) were performed on clusters modelling thiogermanate glasses. Beside this core peak study, the XPS valence spectra of thiogermanate and thiosilicates glasses were analysed. These analyses were based on theoretical calculations performed in a FPLAPW method on reference crystalline materials such as GeS2, Na2GeS3 et SiS2. The second part of this report concerns the study of the chemical evolution (for soaked samples) at the surface of a membrane of chemical sensors based on thioarseniate glasses and sensitive to cupric ions

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Aristin, Pascale. "Fabrication et caractérisation de photodiodes à avalanche à puits quantiques multiples GaAs". Toulouse, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAT0029.

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Abstract (sommario):

Les photodiodes a avalanche a puits quantiques multiples gaas/al(x)ga(1-x)as sont etudiees pour la photodetection avec un bruit faible dans le domaine des longueurs d'onde du visible. Les procedures de fabrication ont ete developpees pour obtenir des composants integres et fiables. La caracterisation des photodiodes est basee sur une analyse auto-coherente des caracteristiques courant-tension, capacite-tension et des courbes de bruit de fond. Des resultats sont presentes pour les photodiodes a puits quantiques multiples gaas/al(x)ga(1-x)as non dopes ayant differentes geometries et differentes concentrations en aluminium, et pour les photodiodes a puits quantiques multiples et a barriere dopee ayant differents niveaux de dopage. Les coefficients d'ionisation, le gain en courant, le bruit de multiplication et le courant d'obscurite dependent de la geometrie de la structure et de la concentration en aluminium. Si la structure est dopee, le bruit de multiplication est considerablement reduit car les collisions ionisantes sont predominantes pour un seul type de porteurs seulement

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Taleb, Fethallah. "Nouvelles sources lasers massivement accordables pour les applications télécom et les nouveaux capteurs". Thesis, Rennes, INSA, 2016. http://www.theses.fr/2016ISAR0003/document.

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Abstract (sommario):

Ce travail de thèse porte sur l'étude et la réalisation de lasers à cavité verticale accordable et émettant à 1,55 µm, destinés aux applications télécom, capteurs intégrés et imagerie médicale. En vue de réaliser des VCSELs accordables sur de large gamme spectrale (>> 50 nm), ce travail de thèse s'est attaché à étudier et à améliorer les éléments clés constitutifs de ces dispositifs, à savoir : les miroirs de Bragg, la zone active, et les performances optiques et thermiques des VCSELs. Le fort contraste d'indice (Δn~1,9) des matériaux diélectriques (a-Si/a-SiN,x) a permis d'avoir une bande passante du miroir de Bragg suffisamment large (~700 nm) et des hautes réflectivités (~99,6%), assurant un bon fonctionnement du VCSEL. Pour la région active, nous avons opté pour les fils quantiques, qui grâce à leur dispersion en taille, permettent de bénéficier d'un gain matériau large bande. La réalisation d'un VCSEL à fils quantiques avec des miroirs diélectriques a permis une première démonstration internationale d'une émission laser sur un large domaine spectral de plus de 117 nm, couvrant ainsi les bandes de télécommunication optique C et L. L'émission laser est obtenue sous pompage optique continu jusqu'à une température de 42°C avec une puissance émise maximale de 1,3mW. Pour améliorer la puissance émise du laser, une étude en fonction du nombre de paires du miroir de sortie a été conduite. Pour un nombre de paires variable (4, 5 et 6 paires), le meilleur compromis a été obtenu pour un miroir de sortie comportant uniquement 4 paires, permettant d'accroitre la puissance émise de 0,1 mW (6 paires) à 1,3 mW (4 paires). Dans ce cas, l'amélioration des performances optiques s'est traduite également par un meilleur rendement quantique différentiel externe du laser et une augmentation de la plage de fonctionnement en puissance de pompe. Afin d'améliorer la dissipation thermique du VCSEL, le concept du miroir hybride a été développé. Ce dernier permet de conserver voire d'améliorer la réflectivité du miroir diélectrique classique tout en réduisant le nombre de paires le constituant. Ceci a permis de démontrer expérimentalement une diminution de 29 % de la résistance thermique, ce qui confirme l'efficacité du miroir hybride pour être une alternative potentielle au miroir diélectrique classique. Cette amélioration de l'aspect thermique a permis une augmentation de la température de fonctionnement jusqu'à 45°C et une puissance émise maximale de 1,8 mW. La réalisation du procédé TSHEC combiné au miroir hybride enterré, a permis d'améliorer encore davantage les performances optiques et thermiques du VCSEL. Ainsi, avec un miroir enterré de 20 µm de diamètre, nous avons démontré une puissance émise maximale de 2,2 mW avec une plage de fonctionnement en puissance de pompe plus large et une température de fonctionnement allant jusqu'à 55°C. L'ensemble de ces optimisations seront prochainement implémentées dans les structures VCSELs accordables du projet ANR HYPOCAMP
This thesis focuses on the study and realization of broadband vertical cavity lasers emitting at 1,55 µm, useful for telecom applications, integrated sensors and medical imaging. ln order to achieve tunable VCSELs over broad spectral range(>> 50 nm), this thesis focused on the study and improvement the key components of these devices, which are: Bragg mirrors, active region and optical and thermal performances of VCSELs. The high index contrast (Δn~1,9) of dielectric materials (a-Si/a-SiN.) allowed a large bandwidth mirror (~700 nm) and high reflectivity (99.6%), ensuring a good VCSEL operation. For the active region, we opted for using quantum dashes, and thanks to their size dispersion allow having a broadband gain material. The realization of the quantum dashes based VCSEL with dielectric mirrors allowed a first international demonstration of a laser emission over a broadband of 117 nm, covering the optical telecommunication C and L bands. The laser emission is obtained under continuous optical pumping up to 42°C with a maximum output power of 1.3 mW. To improve the emitted laser power, a study based on the number of the output mirror pairs was conducted. For a variable number of pairs (4, 5 and 6 pairs), the best compromise was obtained for an output mirror with 4 pairs only, for which the output power is increasing from 0.1 mW (6 pairs) to 1.3 mW (4 pairs). ln this case, besides the increase of the output power, performance improvement is also reflected by improved external differential quantum efficiency of the laser and an increase in the operating range of the pump power. To improve the thermal aspect of the VCSEL, an approach based on the use of hybrid mirror was developed. This allows to keep even to improve the reflectivity of the standard dielectric mirror while reducing its number of pairs. Experimentally, it has been demonstrated a 29 % reduction in thermal resistance, confirming the effectiveness of the hybrid mirror to be a potential alternative to standard dielectric mirror. This improvement in term of thermal dissipation allowed an increase in operating temperature up to 45°C and a maximum output power of 1.8 mW. The realization of TSHEC process based on buried hybrid mirror, allowed further optical and thermal enhancements. Thus, with a 20 µm Bragg mirror diameter, we have demonstrated a maximum output power of 2.2 mW with a larger pump power operating range and a temperature operating up to 55 °C. All these optimizations will soon be implemented within the tunable VCSEL structures of HYPOCAMP ANR project

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Guillot, Fabien. "Développement de nanostructures à base de semiconducteurs III-Nitrures pour l'optoélectronique infrarouge". Phd thesis, Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10230.

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Abstract (sommario):

Ce travail a consisté en la croissance (par épitaxie à jets moléculaires) et la caractérisation de nanostructures à base de semiconducteurs nitrures (GaN, AlN et alliages) afin de développer de composants optoélectroniques avancés basés sur les transitions intrabandes pour la prochaine génération de systèmes de télécommunications à très haut débit. Une première série de résultats concerne la croissance de couches minces de nitrures, notamment celle des alliages d'AlGaN. D'après notre étude, la croissance de couches dont la fraction molaire d'Al reste en deçà de 35 % nécessite la présence d'un excès de Ga. Au delà, il est nécessaire d'utiliser l'In en tant que surfactant ou bien de réaliser des superalliages GaN/AlN. Des études du dopage Si de ce type de structures ont été menées. Nous avons ensuite étudié des structures à multicouches de puits quantiques GaN/AlN dopées Si. Celles-ci présentent les pics d'absorption ISB polarisée p à des longueurs d'onde de la gamme des télécommunications à température ambiante. L'effet de divers paramètres de croissance et de design a été étudié. L'analyse des caractérisations de ces échantillons a permis d'évaluer le champ électrique interne ainsi que l'offset de bande de conduction entre le GaN et l'AlN de nos structures. Concernant la synthèse des structures multicouches de boîtes quantiques GaN/AlN dopées Si, nous avons adapté la technique de croissance de ces structures pour minimiser la taille de boîtes, et ce, de manière à ce que leur absorption intrabande puisse atteindre les longueurs d'onde des télécommunications optiques. L'énergie du pic d'absorption des boîtes peut être ajustée en modifiant la quantité de GaN dans les boîtes, la température de croissance, et le temps d'interruption de croissance. Enfin, les résultats obtenus sur la réalisation de composants sont développés. Nous nous sommes focalisés sur les dispositifs basés sur l'absorption (photodétecteurs à puits et à boites quantiques, modulateurs électro-optiques) et l'émission de lumière infrarouge dans la gamme de longueurs d'onde des télécommunications. Des résultats prometteurs ont été obtenus sur l'ensemble de ces composants, ils forment une première étape vers la fabrication de composants pour les télécommunications à base de semiconducteurs nitrures
This work focuses on the molecular-beam epitaxial growth and characterization of nanostructures based on nitride semiconductors (GaN, AlN and alloys) in order to develop advanced optoelectronic devices based on intraband transitions, towards the next generation of high-speed telecommunication systems. A first set of results reports on the growth of nitride thin layers, including AlGaN alloys. Our study has demonstrated that the growth of layers whose Al molar fraction stays below 35% requires an excess of Ga. For higher Al content, it is necessary to use In as a surfactant or to grow super-alloys GaN/AlN. Studies on doping these structures with Si have also been performed. We have then studied multilayered structures of Si-doped GaN/AlN quantum wells. They display p-polarized intersubband absorption peaks at wavelengths in the telecommunication range at room temperature. The effect of various growth and design parameters has been studied. Various characterizations were applied to the assessment of the internal electric field and the conduction band offset between GaN and AlN in our structures. About the fabrication of multilayered structures of Si-doped GaN/AlN quantum dots, we have adapted the growth techniques in order to minimize the size of the dots, to tune the intraband absorption within the telecommunication range. The absorption energy can be adjusted by modifying the amount of GaN in the dots, the growth temperature and the ripening time. Finally, these structures have been processed for the fabrication of optoelectronic devices. We have focused on devices based on absorption (quantum wells and quantum dots based photodetectors, electro-optical modulators) and based on the emission of infrared light at telecommunication wavelengths. The promising performance of these devices constitutes a first step towards the fabrication of telecommunication devices based on nitride semiconductors

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Guillot, Fabien. "Développement de nanostructures à base de semiconducteurs III-Nitrures pour l'optoélectronique infrarouge". Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00365896.

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Abstract (sommario):

Ce travail a consisté en la croissance (par épitaxie à jets moléculaires) et la caractérisation de nanostructures à base de semiconducteurs nitrures (GaN, AlN et alliages) afin de développer de composants optoélectroniques avancés basés sur les transitions intrabandes pour la prochaine génération de systèmes de télécommunications à très haut débit. Une première série de résultats concerne la croissance de couches minces de nitrures, notamment celle des alliages d'AlGaN. D'après notre étude, la croissance de couches dont la fraction molaire d'Al reste en deçà de 35 % nécessite la présence d'un excès de Ga. Au delà, il est nécessaire d'utiliser l'In en tant que surfactant ou bien de réaliser des superalliages GaN/AlN. Des études du dopage Si de ce type de structures ont été menées. Nous avons ensuite étudié des structures à multicouches de puits quantiques GaN/AlN dopées Si. Celles-ci présentent les pics d'absorption ISB polarisée p à des longueurs d'onde de la gamme des télécommunications à température ambiante. L'effet de divers paramètres de croissance et de design a été étudié. L'analyse des caractérisations de ces échantillons a permis d'évaluer le champ électrique interne ainsi que l'offset de bande de conduction entre le GaN et l'AlN de nos structures. Concernant la synthèse des structures multicouches de boîtes quantiques GaN/AlN dopées Si, nous avons adapté la technique de croissance de ces structures pour minimiser la taille de boîtes, et ce, de manière à ce que leur absorption intrabande puisse atteindre les longueurs d'onde des télécommunications optiques. L'énergie du pic d'absorption des boîtes peut être ajustée en modifiant la quantité de GaN dans les boîtes, la température de croissance, et le temps d'interruption de croissance. Enfin, les résultats obtenus sur la réalisation de composants sont développés. Nous nous sommes focalisés sur les dispositifs basés sur l'absorption (photodétecteurs à puits et à boites quantiques, modulateurs électro-optiques) et l'émission de lumière infrarouge dans la gamme de longueurs d'onde des télécommunications. Des résultats prometteurs ont été obtenus sur l'ensemble de ces composants, ils forment une première étape vers la fabrication de composants pour les télécommunications à base de semiconducteurs nitrures.

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Callen, Olivier. "Nouvelle méthode d'investigation par effet Hall des états d'interface dans les composants à base d'hétérostructures III-V". Montpellier 2, 2000. http://www.theses.fr/2000MON20029.

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Abstract (sommario):

Cette these demontre l'interet des heterostructures semi-conductrices pour la caracterisation des etats presents aux interfaces dielectrique/semi-conducteur (d/sc), etats qui jouent un role important dans les composants electroniques actuels. Deux methodes originales de caracterisation de l'interface d/sc sont proposees. La premiere est une methode de mesure du spectre dit(e) des etats d'interface. Elle est basee sur la mesure de la densite de porteurs ns dans des motifs de hall recouverts du dielectrique a caracteriser et equipes d'une grille metallique (structures mis-h : metal-isolant-semiconducteur a heterostructure). Dans ces structures, ns est en effet l'image directe du niveau de fermi a la surface du sc. Cette propriete permet d'acceder a dit par la mesure dc de la tension de hall en fonction de la tension de grille vg. Cette methode se distingue des methodes usuelles (c-v, analyse de la conductance et dlts) par sa precision, sa capacite a mesurer des densites d'etats elevees et sa facilite de mise en uvre. La seconde methode, baptisee cfts (spectroscopie par analyse de transitoires effectues a niveau de fermi constant), permet de situer dit par rapport a la bande interdite du sc. Elle est basee sur la fixation par un asservissement externe du niveau de fermi dans la structure. A l'interface sinx/gaas, nous mesurons un spectre dit a profil en u avec un minimum de 4. 10 1 2 cm 2. Ev 1 situe a 0. 8 ev du minimum de la bande de conduction. Les spectres obtenus ont ete introduits dans un modele detaille de la reponse dynamique des composants. L'excellent accord mesures/modele, quel que soit le regime d'excitation de vg (continu, alternatif et transitoire), confirme la validite de la methode de determination de dit et la coherence de la modelisation proposee. Ces deux methodes composent un ensemble coherent de caracterisation des etats d'interface dans une heterostructure, applicable quelle que soit la filiere technologique des heterostructures.

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Marquet, Noémie. "Towards a hybrid electrostatic/atomic accelerometer for future space missions : study of rotation impact on a cold atom interferometer and mitigation strategy". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASP169.

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Abstract (sommario):

Le but des missions spatiales de gravimétrie est de mesurer le champ de gravité avec une grande précision. Les données récoltées sont utilisées en sciences du climat, en hydrologie, en géophysique et pour mieux comprendre le réchauffement climatique. Ces missions embarquent actuellement des accéléromètres électrostatiques avec une grande sensibilité mais dérivant à long terme. Cette dérive peut être corrigée en recalibrant l'accéléromètre électrostatique avec un accéléromètre à atomes froids ayant une plus importante stabilité. De tels accéléromètres utilisent l'interférométrie atomique pour mesurer l'accélération et une des difficultés de la mesure spatiale est la chute de contraste de l'interféromètre à cause de la rotation du satellite autour de la Terre. Dans cette étude, nous avons mis en place expérimentalement une méthode pour limiter l'impact de la rotation sur l'interféromètre. Le dispositif expérimental est la combinaison d'un accéléromètre électrostatique et d'un interféromètre à atomes froids. La masse d'épreuve de l'électrostatique est employée comme miroir de rétro-réflexion pour l'interféromètre et est très bien contrôlée selon les six dégrées de liberté de l'espace. La méthode utilisée pour limiter l'impact de la rotation consiste à tourner le miroir pour garder la direction de mesure constante pendant l'interféromètre. Avec cette méthode de compensation de la rotation, 99% du contraste a été récupéré. De plus, la phase de l'interféromètre causée par la rotation a été mesuré et modélisée. Avec un modèle fiable, cette phase supplémentaire peut être corrigée de la mesure. Finalement, les performances attendues d'un accéléromètre atomique compensé de la rotation à bord d'un satellite ont été étudiées. Avec les hypothèses choisies, la rotation serait à l'origine d'une incertitude de 7 x 10⁻¹⁰ ms⁻ ² sur la mesure de l'accélération pour un temps d'interrogation de 1 s
Space gravimetry missions aim to determine the Earth gravity field with great accuracy. The data gathered are very useful in the sciences of climatology, hydrology or geophysics and to understand global climate change. These missions board state-of-the-art space electrostatic accelerometers displaying a very good sensitivity but also a long-term drift. By combining an electrostatic accelerometer with a very stable cold atom accelerometer, the correction of this drift is possible. Such accelerometers principle relies on atomic interferometry and one of the difficulties of space measurements is the interferometer contrast loss due the satellite rotation around the Earth. In this work, we experimentally implemented a method to limit the impact of rotation of the interferometer with an original setup. The hybrid lab prototype is the combination of an electrostatic accelerometer and a cold atom interferometer. The proof-mass of the electrostatic accelerometer, very well controlled in angle and position, is employed as an actuated retro-reflection mirror for the interferometer. The method tested to limit the rotation impact, consists in the rotation of the retro-reflection mirror to keep the direction of measurement constant during the interferometer. With the rotation compensation method, a contrast recovery up to 99% was demonstrated. Moreover, the impact of such a method on the phase shift bias was also measured and confronted to models. With an accurate model, the phase shift bias can be corrected from the measurement. Lastly, a study of the expected performances of a rotation compensated atom accelerometer boarded on a satellite was conducted. Under the considered hypothesis, the rotation should lead to an acceleration uncertainty of 7 x 10⁻¹⁰ ms⁻ ² for a 1 s interrogation time

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Asghari, Zahra Sadat. "Highf requency optoelectronic devices in the mid infrared wavelength region". Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2019. http://www.theses.fr/2019USPCC111.

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Abstract (sommario):

La région moyen-infrarouge se situe entre les domaines de l’optique et du THz du spectre électromagnétique. Cette région a un intérêt particulier dans les applications spectroscopiques et la communication dans l’espace libre.Grâce à des avancées technologiques sur la fabrication de dispositifs unipolaires basés sur des transitions inter-sous-bandes, la région du moyen-infrarouge est devenue accessible par une nouvelle famille de lasers et détecteurs à base de semi-conducteurs. Ces dispositifs optoélectroniques sont basés sur des transitions optiques entre les états électroniques de la bande de conduction d’une structure composée d’une succession de puits quantiques. Leur temps de vie caractéristique est de l’ordre du picosecondes et ainsi, les dispositifs inter-sous-bandes disposent de propriétés de dynamique ultra rapides intéressantes dans le développement des applications à hautes fréquences.L’objectif de cette thèse est le dessin d’un système prêt à l’emploi pour la communication dans l’espace libre à fort taux de transfert de bit dans le moyen-infrarouge, avec tous les composants qui fonctionnent à température ambiante. Dans ce but, nous avons étudié les performances hautes fréquences d’un système composé de détecteurs et de lasers à cascade quantiques.Dans un premier temps, nous avons caractérisé les propriétés électriques et optiques d’un détecteur à cascade quantique à 4.9 μm à température ambiante. La structure de bande ainsi que la distribution des charges a été étudié en détails dans différentes conditions de température et de tensions appliquées aux bornes du détecteur. Nous avons montré une température limite de détection de 135 K avec une detectivité à cette température de 2 × 1011 Jones, nous situant dans l’état de l’art. Par la suite, nous nous sommes concentrés sur la réponse en modulation à haute fréquence du détecteur à cascade quantique. Nous avons, en premier lieu, optimisé le système électronique afin qu’il soit compatible avec des mesures hautes fréquences. Avec ce système, nous avons mesuré une détection optique jusqu’à 5.4GHz en utilisant un détecteur à cascade quantique de taille 50 × 50 (μm)2 avec son pont suspendu en or adapté en impédance avec tout le reste du montage expérimental. Grâce à des mesures de rectification, nous avons montré que la fréquence de coupure est limitée par la structure de bande du détecteur en soit. Nous avons ensuite développé un système prêt à l’emploi pour les modulations hautes fréquences du laser à cascade quantique, ce dernier étant optimisé grâce une étude sur son contact d’injection. Nous montrons ainsi une fréquence de coupure optique de 10 GHz, limitée par le photo-détecteur. Enfin, comme preuve de concept, nous avons réalisé une communication dans l’espace libre de 4 Gb/s à l’échelle du laboratoire en utilisant un laser à cascade quantique et un photo-détecteur infrarouge à puits quantiques. Pour cela, nous avons utilisé une modulation par changement de phase binaire et nous avons obtenu un taux d’erreur de 10(−5)
Mid infrared (MIR) covers the region of the electromagnetic spectrum between optics and THz ranges. This frequency range is of great interest for applications in spectroscopy and free space optical communications. The progress on unipolar devices based on intersubband transitions, has introduced in the MIR a new family of semiconductor lasers and detectors. These optoelectronic devices are indeed based on optical transitions between electronic states in the conduction band of a complex sequence of quantum wells. Their characteristic lifetime is of the order of picoseconds and therefore intersubband devices have a great potential for wideband ultrafast applications.The aim of this work is the design of a system for high data bit rate free space optical communication in the mid infrared spectral region, with all the components operating at room temperature. To this end, we investigate the high frequency performances of quantum cascade detectors (QCD) and lasers (QCL).Firstly, we carefully explore the electrical and optical characteristics of QCD at 4.9 μm operating at room temperature. A detailed study of the band structure and charge distribution at different operating temperature and under different applied bias is reported. We demonstrate a background limited infrared photodetector (BLIP) temperature of 135 K and a detectivity at this temperature of 2 × 1011 Jones, which is at the state of the art. We then focus on QCD response to high frequency modulation. We engineered and realized an electronic system compatible with high frequency operation. We report an optical response up to 5.4 GHz with a 50 × 50 (μm)2 square mesa using a gold air-bridge technology. Thanks to rectification measurements, we show that the band-pass is limited by the specific detector bandstructure. For the high frequency modulation of QCLs, we develop a plug and play system with an optimization on the injection contact that allows the demonstration of a cut off frequency of 10 GHz, limited by the photodetector. Finally, we present a proof of principle demonstration of a free space optical communication experiment using a QCL and a quantum well infrared photodetector (QWIP) at 4 Gb/s. We use a Binary Phase-Shift Keying (BPSK) modulation technique and we obtain a bit error rate of 10(−5)

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Couturaud, Olivier. "Effets tunnels dans des nano-capteurs de Hall". Montpellier 2, 2008. http://www.theses.fr/2008MON20122.

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Abstract (sommario):

Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié une famille de capteurs à effet Hall, composé de croix de Hall submicroniques et de microgradiomètres réalisée à partir d'hétérostructures à puits quantiques optimisées. De par leurs performances, ces capteurs pourraient permettre d'aborder de façon plus efficace, l'étude à l'échelle nanométrique, des propriétés magnétiques de la matière micro- et nanostructurée, ainsi que celles des nanocomposants. La première partie de cette thèse est consacrée à la fabrication et à la caractérisation des capteurs. On étudiera tout d'abords les résistances de contacts et les largeurs de déplétion limitant le fonctionnement des capteurs puis on s'intéressera à la métrologie des composants. Dans la seconde partie, on étudie le passage par effet tunnel des électrons entre les bords de l'échantillon. En régime d'effet Hall Quantique, il apparaît des fluctuations aux extrémités des plateaux à la fois sur les résistances transverses et longitudinales. Les pics sur le côté fort champ de la transition sont différent de ceux situé sur le côté faible champ de la transition. Il diffère aussi par leur comportement en température. Du côté des fort facteurs de remplissage, l'évolution en température des pics permet de les relier à un effet tunnel résonnant à travers un état créé par un des antidots se formant lors du remplissage des niveaux de Landau. Du côté des faibles facteurs de remplissage, la dépendance en température est différente et est reliable à un processus de "Variable Range Hopping". Ces processus peuvent être reliés à l'assymétrie de la densité d'états
As part of this thesis, we studied a family of Hall effect sensors , composed of submicrometers Hall cross and microgradiometers made from optimized quantum wells. The first one left this thesis is dedicated to manufacture and to characterization of sensors. They will study everything of manners the resistance of contacts and the depletion length restricting the functioning of sensors In second part, we study the tunnel effect of electrons between the edges of the sample. In the presence of a quantizing magnetic field, at the transition between two quantized Hall plateaus, a succession of sharp peaks is detected in the Hall signal RH and in the longitudinal resistance RL. The peaks appearing on the high-í side of the RL transition appear to be different from the peaks appearing on the low-í side. They mainly differ by their temperature dependence. On the high-í side of the RL transition, the temperature evolution of the peaks is typical for resonant tunneling through a single state in one of the antidots that are progressively formed when the initially occupied LL is emptied. On the low í of the transition, by contrast, the temperature dependence is different. This may be related to the asymmetry of the density of states

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Balland, Yann. "Mesure des interactions atomes-surface avec un capteur quantique à atomes froids". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. http://www.theses.fr/2024SORUS134.

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Abstract (sommario):

Ce manuscrit présente les premières mesures de force à faible distance entre un atome et une surface, qui constituait l'objectif à terme du projet Forca-G. La mesure de force est réalisée par interférométrie avec des atomes piégés dans les puits de potentiel formés par un réseau optique vertical. Des transitions Raman stimulées permettent de mesurer la différence d'énergie entre deux puits, c'est-à-dire la force appliquée sur les atomes. En déplaçant les atomes à différentes distances du miroir de manière contrôlée à l'aide d'un ascenseur de Bloch, il est possible de mesurer les variations des forces de surface avec une résolution spatiale de l'ordre du micromètre. Au voisinage de la surface, une sensibilité sur la mesure de force de 3,4 x 10-28 N a été atteinte, à l'état de l'art pour les mesures de force de surface. À des distances de séparation atome-surface inférieure à la centaine de micromètres, des forces électrostatiques dominent, liées aux champs électrostatiques générés par des atomes adsorbés sur la surface. En modélisant ces champs, une autre force est mise en évidence : la force de Casimir-Polder. Ces champs électriques parasites ont pu être mesurés directement avec les atomes piégés, permettant de corriger, quoique imparfaitement, les mesures de l'impact des forces électrostatiques. Enfin, nous avons montré que l'amplitude et le sens des forces atomes-surface étaient modifiés par l'illumination de la surface par de la lumière UV, qui entraîne la charge la surface
This thesis presents the first force measurements at close range between an atom and a surface, which was the ultimate objective of the Forca-G project. The force is measured by atom interferometry with atoms trapped in potential wells formed by a vertical optical lattice. Stimulated Raman transitions are used to measure the energy difference between two wells, i.e. the force applied to the atoms. By moving the atoms to different distances from the mirror in a controlled manner using a Bloch lift, it is possible to measure variations in surface forces with a spatial resolution of the order of a micrometre. In the vicinity of the surface, a force measurement sensitivity of 3,4 x 10-28 N has been achieved, which is state-of-the-art for surface force measurements. At atom-surface distances of less than a hundred micrometres, electrostatic forces dominate, due to the electrostatic fields generated by atoms adsorbed on the surface. By modelling these fields, another force is highlighted: the Casimir-Polder force. These parasitic electric fields have been measured directly with the trapped atoms, making it possible to correct, albeit imperfectly, the measurements of the impact of the electrostatic forces. Finally, we have shown that the amplitude and the orientation of the atom-surface forces are modified by the illumination of the surface with UV light, which charges the surface

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Lethien, Christophe. "Étude et réalisation d'un transducteur et d'un système de transmission fibre multimode - radio à 850nm pour applications GSM, UMTS et WIFI". Lille 1, 2004. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/893b3cd1-ae6a-4f03-95cf-442695977ddc.

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Abstract (sommario):

Nous avons étudié la faisabilité d'un système de transmission mixte fibre-radio bas coût à base de fibre optique multimode. Ce type de fibre est fortement déployé dans les bâtiments Européens et réutiliser les réseaux de fibres existants serait attrayant d'un point de vue coût, en couplant leur utilisation avec un transducteur opto/micro-onde -un modulateur détecteur à électroabsorption- intégré dans une borne antenne picocellulaire. Ce composant, fabriqué dans la filière GaAs et fonctionnant à 850 nm a été le fruit d'une modélisation électrique et optique pour son fonctionnement en microcavité. Le caractère absorbant du substrat GaAs nous a obligé à reporter la structure active du composant sur un substrat en silice. Nous avons démontré les potentialités des systèmes fibre - radio à l'aide de fibre optique multimode silice ou polymère permettant le transport optique de signaux issus de réseaux cellulaires ou WLAN d'une station centrale vers une station de base picocell ulaire.

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Mabrouk, Salima. "Synthèse par voie colloïdale et étude des propriétés optiques et structurales de nanocristaux ternaires ZnSeS dopés". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0169.

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Abstract (sommario):

Depuis quelques années, les QDs ternaires ont connu un développement exponentiel grâce à leurs propriétés, notamment leur photoluminescence, qui peut non seulement être contrôlée par leur taille mais également par leur composition. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé une nouvelle méthode de synthèse « verte » en milieu aqueux de QDs ternaires ZnSeS dopés et nous avons étudié l'effet de la variation du dopant (Mn2+, Cu2+ou Cu2+/Al3+) ainsi que de sa localisation (dans le cœur ou dans la coquille) sur leurs propriétés optiques et structurales. La première partie de ce travail décrit la synthèse des QDs ternaires cœur ZnSeS:Mn et cœur/coquille ZnSeS:Mn/ZnS en utilisant le 2-MPA comme ligand. Les résultats obtenus montrent que ces nanocristaux peuvent être préparés avec des rendements quantiques de 22 et 41%, respectivement. Ces QDs ont montré une excellente photostabilité sous irradiation UV et peuvent facilement être transférés en phase organique à l'aide du ligand hydrophobe octanethiol et cela sans altération de leurs propriétés optiques. Par la suite, des QDs cœur/coquille/coquille ZnSeS/ZnS:Cu/ZnS pour lesquels le dopant Cu est introduit dans la première coquille ont été préparés en utilisant le 3-MPA comme ligand. Une excellente (photo)stabilité en présence d'air et d'oxygène ont été observés. Les QDs cœur/coquille/coquille ZnSeS/ZnS:Cu/ZnS ont un rendement quantique de photoluminescence de 20% et ont été utilisés comme sondes photoluminescentes pour la détection des ions Pb2+ en milieu aqueux. Une extinction sélective de l'émission de photoluminescence en présence des ions Pb2+ a été observée. Enfin, des QDs co-dopés Cu et Al, ZnSeS/ZnS:Cu/ZnS:Al/ZnS (première coquille dopée avec Cu2+ et deuxième coquille dopée avec Al3+) ont été préparés. Le co-dopage permet l'amélioration des propriétés optiques, notamment du rendement quantique (jusqu'à 32%) ainsi que de la durée de vie de photoluminescence des QDs dopés Cu
In recent years, ternary QDs have experienced an exponential development thanks to their properties, especially their photoluminescence, which can be controlled not only by their size but also by their composition. As part of this thesis, we developed a new "green" synthesis in aqueous media of ZnSeS-doped ternary QDs and we studied the effect of the variation of the dopant (Mn2+, Cu2+, or Cu2+/Al3+) as well as its localization (in the core or in the shell) on their optical and structural properties. The first part of this work describes the synthesis of ZnSeS:Mn ternary QDs and ZnSeS:Mn/ZnS core/shell using 2-MPA as a ligand. The results obtained show that these nanocrystals can be prepared with quantum yields of 22% and 41%, respectively. These QDs have shown excellent photostability under UV irradiation and can easily be transferred to the organic phase using the hydrophobic octanethiol ligand without altering their optical properties. Subsequently, core/shell ZnSeS/ZnS:Cu/ZnS QDs for which the Cu dopant is introduced into the first shell were prepared using 3-MPA as a ligand. Excellent (photo)stability in the presence of air and oxygen was observed. ZnSeS/ZnS:Cu/ZnS core/shell QDs have a 20% photoluminescence quantum yield and have been used as photoluminescent probes for the detection of Pb2+ ions in aqueous media. A selective extinction of the photoluminescence emission in the presence of Pb2+ ions was observed. Finally, Cu and Al co-doped QDs, ZnSeS/ZnS:Cu/ZnS:Al/ZnS (first shell doped with Cu2+ and second shell doped with Al3+) were prepared. Co-doping allows the improvement of the optical properties, including quantum efficiency (up to 32%) as well as the photoluminescence lifetime of Cu-doped QDs

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Luna, bugallo Andrès de. "Fabrication and characterization of nanodevices based on III-V nanowires". Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112117/document.

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Abstract (sommario):

Les nanofils semiconducteurs sont des nano-objets dont la longueur peut aller jusqu'à quelques microns et dont la section peut être inférieure à la dizaine de nanomètre. En particulier, les nanofils de nitrures d'éléments III (GaN, AlN, InN, leurs alliages ternaires et leurs hétérostructures) sont extrêmement prometteurs en vue du développement d’une nouvelle génération de dispositifs d’électronique et d’optoélectronique tels que photodétecteurs, nanotransistors, biocapteurs, source de lumière, cellules solaires, etc.Dans ce travail, nous présentons la fabrication et la caractérisation de deux types de dispositifs à base de nanofils de nitrures III-V : des photodétecteurs d’une part et des dispositifs émetteurs de lumière d’autre part. Tout d'abord, nous avons réalisé et caractérisé un photodétecteur UV aveugle à la lumière du jour à base de nanofils de GaN verticalement alignés sur un substrat de Si(111) contenant une jonction p-n. Nous avons montré que ces dispositifs présentent une réponse supérieure à celle de leurs homologues en couches minces. Ensuite, nous avons fait la démonstration de photodétecteurs UV à base de nanofils uniques contenant des disques quantiques GaN / AlN multi-axiales insérés dans une région non intentionnellement dopé. Les résultats obtenus par spectroscopie de photoluminescence (PL) et cathodoluminescence (CL) montrent des contributions spectrales en-dessous et au-dessus de la bande interdite du GaN attribuées a la variation de l'épaisseur des disques. Les spectres de photocourant montrent un pic sous la bande interdite lié à l'absorption inter-bande entre les états confinés dans les disques les plus larges. Enfin, nous présentons une étude de photodétecteurs et émetteurs de lumière à base de nanofils de GaN contentant une hétérostructure cœur-coquille InGaN / GaN. Les fils utilisés comme photodétecteurs ont montré une contribution en dessous de la bande interdite de GaN. D’autre part, les mesures OBIC démontrent que ce signal provient exclusivement de la région active. Les fils de type LED basés sur la même structure montrent une forte émission d'électroluminescence et un décalage vers le rouge lorsque le taux d’indium présent dans les disques quantiques augmente, en accord avec les résultats de photoluminescence et de cathodoluminescence
Semiconductor nanowires are nanostructures with lengths up to few microns and small cross sections (10ths of nanometers). In the recent years the development in the field of III-N nanowire technology has been spectacular. In particular they are consider as promising building in nanoscale electronics and optoelectronics devices; such as photodetectors, transistors, biosensors, light source, solar cells, etc. In this work, we present fabrication and the characterization of photodetector and light emitter based devices on III-N nanowires. First we present a study of a visible blind photodetector based on p-i-n GaN nanowires ensembles grown on Si (111). We show that these devices exhibit a high responsivity exceeding that of thin film counterparts. We also demonstrate UV photodetectors based on single nanowires containing GaN/AlN multi-axial quantum discs in the intrinsic region of the nanowires. Photoluminescence and cathodoluminescence spectroscopy show spectral contributions above and below the GaN bandgap according to the variation of the discs thickness. The photocurrent spectra show a sub-band-gap peak related to the interband absorption between the confined states in the large Qdiscs. Finally we present a study of photodetectors and light emitters based on radial InGaN/GaN MQW embedded in GaN wires. The wires used as photodetectors showed a contribution below the GaN bandgap. OBIC measurements demonstrate that, this signal is exclusively generated in the InGaN MQW region. We showed that LEDs based on this structure show a electroluminescence emission and a red shift when the In content present in the QWs increases which is in good agreement with photoluminescence and cathodoluminescence results

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Grappin, Florence. "Capteur multicanal à grand champ pour la détection d'ultrasons : matériaux pour l'adaptation dynamique de front d'onde : étude et implantation du capteur". Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112038.

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Abstract (sommario):

L’utilisation des ondes ultrasonores pour sonder la structure de pièces industrielles est très répandue dans différents secteurs où les techniques piézoélectriques sont largement utilisées. L’expansion de l’optique a permis l’apparition de nouveaux systèmes pour la génération et la détection des ultrasons, regroupés sous le nom générique « ultrasons-laser ». Leurs principaux avantages par rapport aux techniques piézoélectriques sont leurs caractères sans contact et non destructifs. Ils traduisent le problème de la détection des ondes ultrasonores en terme de démodulation d’une modulation de phase induite sur un faisceau laser rétrodiffusé par le matériau dans lequel se propagent les ondes. Le fonctionnement du capteur holographique d’ultrasons repose sur l’exploitation de l’interférométrie dynamique en temps réel pour la démodulation à partir d’un matériau photoréfractif. Ce capteur est insensible aux tavelures, qualité indispensable pour le contrôle d’objets présentant des surfaces non polies. Le travail décrit dans le manuscrit comporte deux axes. D’une part, la recherche de l’amélioration des performances du capteur avec la confrontation entre les propriétés expérimentales de cristaux semi-conducteurs (InP et CdTe) et le modèle théorique caractérisant leurs comportements photoréfractifs respectifs, et aussi une étude sur de nouveaux matériaux, des hétérostructures : les multipuits quantiques photoréfractifs. D’autre part, le développement du capteur en version multicanal comportant une étude sur l’imagerie nécessaire et le comportement attendu en terme de diaphonie suivie de l’implantation expérimentale du montage et de sa validation
Ultrasonic waves are often used by industrials to test the structure of parts. Most of time, they work with piezoelectric transducers to generate and detect these waves but this technique needs a contact between the object to test and the transducers whereas optics allows to have non-contact and non-destructive systems (“laser-ultrasonic”). The optical detection of ultrasonic waves consists in the demodulation of the phase modulation carried by the laser beam that is backscattered by the part in which ultrasonic waves propagate. An interferometer operates this demodulation. Because of the roughness of the object’s surface, the interferometer has to be speckle insensitive. The holographic ultrasonic sensor is an interferometer that demodulates the phase in real time thanks to dynamical gratings written in a photorefractive material. The presented work can be divided into two parts. First, we studied photorefractive materials to improve the results achieved by the sensor. We compared experimental measurements for semi-conductors crystals (InP, CdTe) with the theoretical model describing their photorefractive properties. We also created a new method to characterize photorefractive multiquantum wells at a fixed wavelength and compared their efficiency in the sensor with the one obtained with bulk crystals. Second, we developed the multichannel photorefractive ultrasonic sensor. We studied the means to implement the imaging systems necessary to work with several testing points on the object, and the consequences on the eventual presence of cross-talk. Then, we implemented the experimental setup and demonstrated the simultaneous demodulation of different ultrasonic signals

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Kaoukab-Raji, Jaber. "EPVOM et caractérisation de couches de Ga1-xInx(Asy)Sb1-y pour la photodétection au-delà de 2 micromètresEtude des mécanismes de croissance du Ga1-xInxSb". Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20059.

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Abstract (sommario):

Apres une etude sur les criteres de choix d'un semiconducteur pour la photodetection dans l'infrarouge, nous justifions le choix du iii-v: gainassb. Dans un premier temps, l'epitaxie par e. P. V. O. M. Suivant la voie dite desaccordee du ga#1##xin#xsb est etudiee: croissance, caracterisations electriques et optiques. Apres le dopage de ce dernier, une homojonction a donne une reponse a une excitation photonique de 2,77 um. Les premiers essais de penetration dans la lacune de miscibilite du gainassb ont ete effectues: le coefficient d'absorption du quaternaire a ete mesure et des compositions en accord de maille ont ete atteintes. D'autre part, en vue de realiser un puits quantique de ga#1##xin#xsb-gasb, le mecanisme de croissance a ete etudie et les parametres de croissance optimises afin d'obtenir une croissance bidimensionnelle

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Lakard, Boris. "Etude de molécules aminées bi- ou trifonctionnelles par électrochimie, spectroscopie et modélisation quantique : Application à l'élaboration de capteurs chimiques et biochimique". Besançon, 2003. http://www.theses.fr/2003BESA2004.

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Abstract (sommario):

Après avoir découvert de nouvelles voies de synthèses de la polyéthylèneimine et de la polypropylèneimine par oxydation électrochimique permettant le dépôt en couche mince de ces polymères, nous avons réalisé l'étude électrochimique détaillée de ces réactions et caractérisé les polymères ainsi formés au moyen de nombreuses méthodes spectroscopiques et microscopiques (MEB, AFM, IR, Raman, XPS). Nous avons ensuite déterminé les mécanismes d'électropolymérisation au moyen de calculs ab initio. Enfin, nous avons développé des applications de ces films polymériques électrodéposés sur des surfaces. Nous avons ainsi réalisé des capteurs chimiques (capteurs de pH) et des biocapteurs (pour la détection de l'urée) utilisant un polymère comme élément transducteur
After we found a new electrochemical way to synthesize thin films of polyethylenimine and polypropylenimine at electrode surfaces, we have realized a detailed electrochemical study of these reactions and we have characterized polymers obtained by electrochemical oxidation using various spectroscopies and microscopies (SEM, AFM, Raman, IR, XPS). Then we have determinated electropolymerization mechanisms using ab initio calculations. And finally, we have developed applications of these electrosynthesized polymers in the field of chemical sensors (pH sensors) and biochemical sensors (for the urea detection)

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Marques, Cécile. "Étude et modélisation de la conversion rayonnement lumineux-signal électrique dans les capteurs d'images à pixels actifs". Toulouse, ENSAE, 2001. http://www.theses.fr/2001ESAE0011.

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Abstract (sommario):

Cette thèse est consacrée à l'étude et à la modélisation de la conversion rayonnement lumineux-signal électrique dans les capteurs d'images CMOS à pixels actifs (APS) qui détermine le rendement quantique de ce type de détecteurs. Dans une première partie, l'étude concerne le parcours des photons dans les couches superficielles avec les réflexions, les transmissions et les possibles absorptions qu'ils peuvent subir et débouche sur une modélisation basée sur des matrices de transmission. Dans un second temps, on s'intéresse au cheminement des électrons générés par absorption des photons et à leur conversion en signal. Les phénomènes de collection (directe ou par diffusion) et de diaphotie sont analysés analytiquement et au moyen de simulations physiques appliquées à plusieurs technologies. Les résultats de mesures (matrices complète et pixels isolés en technologie 0. 7 µm et 0. 5 µm) ont été comparés au modèle analytique mis en place. Enfin, les conséquences de l'évolution de la technologie CMOS sont abordées ainsi qu'un certain nombre de modifications possibles afin de préserver une sensibilité acceptable sur ce type de capteurs d'images.

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Alauze, Xavier. "Optimisation d'un capteur de force à atomes ultrafroids piégés dans un réseau optique". Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS215.

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Abstract (sommario):

Le projet ForCa-G (pour Force de Casimir-Polder et Gravitation) a pour objectif ultime la mesure de forces à courte distance entre un atome et une surface macroscopique. Notre capteur de force met en jeu des atomes de 87Rb piégés dans un réseau optique vertical où des transitions Raman à deux photons permettent de réaliser une superposition cohérente d'états spatialement séparés et de mesurer par interférométrie atomique la variation du potentiel dans la direction verticale. Au vu de la forte dépendance en position des forces d'interaction atome-surface, une très haute résolution spatiale du capteur est requise. Une résolution spatiale micrométrique de la mesure de force est atteinte en diminuant la taille de la source atomique par refroidissement évaporatif. La sensibilité relative, obtenue pour la mesure de la force de pesanteur, de 5 x 10-6 à 1 s, qui s'intègre jusqu'à 8 x 10-8 en 1 h, est à l'état de l'art pour une telle résolution spatiale. L'amélioration de cette résolution implique une augmentation de la densité atomique. Une étude des interactions atomiques est alors réalisée dans la configuration particulière de notre interféromètre à atomes piégés où nous avons un contrôle cohérent sur le recouvrement des paquets d'onde. Afin d'obtenir une résolution spatiale encore meilleure, nous voulons sélectionner un unique état propre du système. Notre choix s'est porté sur la mise en place d'un super-réseau qui lève la dégénérescence de l'incrément en énergie entre puits adjacents
The aim of the ForCa-G project (for Casimir-Polder Force and Gravitation) is to measure short range forces between an atom and a macroscopic surface. Our force sensor involves 87Rb atoms trapped in a vertical optical lattice where two-photon Raman transitions allow to create a coherent superposition of spatially separated states and thus realize an atom interferometer to measure the variation of the potential in the vertical direction. Given the high position dependence of atom-surface interaction forces, a very high spatial resolution of the sensor is required. A micrometric spatial resolution of the force measurement is achieved by reducing the size of the atomic source using evaporative cooling. The relative sensitivity, obtained for the measurement of the gravitational force, of 5 x 10-6 at 1 s, which averages down to 8 x 10-8 in 1 h, is at the state of the art for such a spatial resolution. Improving this resolution implies an increase in atomic density. A study of atomic interactions is then carried out in the particular configuration of our trapped atom interferometer where we have a coherent control over the wavepackets overlap. In order to improve the spatial resolution further, we will select a single eigenstate of the system. For that, we lift the degeneracy of the energy increment between adjacent wells using a super-lattice

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Tonnelé, Claire. "Modélisation des propriétés photophysiques de capteurs chimiques pour des applications de détection de cations par fibre optique". Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00918201.

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Abstract (sommario):

La présence croissante de diverses substances dans notre environnement, conséquencedes activités anthropiques de ces dernières décennies, a entraîné un besoingrandissant et urgent de nouveaux matériaux et dispositifs dans la quête de senseurschimiques efficaces et fiables. D'énormes progrès technologiques ont permis de mettreà disposition toute une gamme d'outils techniques pour leur développement, enprenant en compte les exigences à respecter en terme de sélectivité ou de rapidité deréponse, entre autres. Dans ce contexte, les méthodes de chimie quantique permettentune compréhension fondamentale des processus en jeu dans la détection des espèceschimiques, et par extension, l'élaboration de manière rationnelle de nouveauxmatériaux sensibles. Certaines molécules organiques pouvant être largementfonctionnalisées, elles constituent un point de départ idéal en raison des importantesmodulations possibles de leurs propriétés par des modifications structuralesappropriées.Cette étude vise à développer de manière rationnelle des chromoionophores pour lacomplexation de cations par une approche combinant méthodes de chimiecomputationnelles et caractérisation par spectroscopie optique. Deux pointsprincipaux ont été traités à l'aide de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité(DFT) et son extension dépendante du temps (TD-DFT): d'une part les relationsstructure moléculaire-propriétés optiques de chromophores, d'autre part le phénomènede complexation. En particulier, la détection de l'ion Zn2+, démontrée de manièrethéorique et expérimentale, est finalement réalisée après intégration du senseurmoléculaire dans un dispositif à fibre optique.

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Mohgouk, Zouknak Louis David. "Optimisation d'oxydes métalliques pour la réalisation d’électrode en adéquation avec le matériau photosensible dans l'infrarouge". Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALT031.

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Abstract (sommario):

Au cours des dernières décennies, le développement de matériaux à zéro dimension (0D) ou de points quantiques (QDs) a connu une croissance significative. Parmi ceux-ci, les QDs de sulfure de plomb (PbS) ont fait l'objet d'une attention particulière en raison de leurs propriétés exceptionnelles, notamment l'absorption optique accordable de 600 à 2600 nm. Les QDs de PbS sont considérés comme l'un des matériaux les plus prometteurs pour la prochaine génération de capteurs infrarouges. Leur utilisation dans les sphères industrielles suscite donc un intérêt croissant. Lorsque ces matériaux sont intégrés dans des dispositifs optoélectroniques, ils nécessitent l'utilisation d'électrodes efficientes d'extraction de charges, ainsi qu'un contact électrique transparent dans l'IR pour l'obtention de meilleures performances. Dans ce travail de thèse, on a étudié les propriétés des électrodes d'extraction de trous (HTL) à base d'oxydes des métaux de transition et du contact électrique transparent à base d'In2O3 (TCO ou oxyde transparent et conducteur) préparés par pulvérisation cathodique. Ces études ont été réalisées dans un premier temps sur des couches individuelles de TCO et HTL. Les caractérisations des films TCO ont permis de montrer l'intérêt du dopage à l'hydrogène sur l'amélioration de leurs propriétés optiques dans le domaine infrarouge du spectre électromagnétique (domaine d'intérêt pour les applications visées). Dans un second temps, afin de fabriquer des structures photodiodes, elles ont été intégrées sur un film de QDs de PbS déposé sur une électrode optimisée pour l'extraction et le transport d'électrons. Les caractérisations appropriées ont permis de montrer que les films ultraminces de NiOx peuvent être de meilleures alternatives aux couches de MoOx traditionnellement utilisées comme matériaux d'extraction et de transport de trous sur les films de QDs de PbS
Over the past few decades, the development of zero-dimensional (0D) materials or quantum dots (QDs) has grown significantly. Among these materials, lead sulphide (PbS) QDs have received particular attention due to their outstanding properties, including tunable optical absorption from 600 to 2600 nm. PbS QDs are considered to be one of the most promising materials for the next generation of infrared sensors. There is therefore growing interest in their use in industrial applications. When these materials are integrated into optoelectronic devices, they require the use of efficient charge extraction electrodes, as well as a transparent electrical contact in the IR for better performance. In this thesis work, we studied the properties of hole extraction electrodes (HTL) based on transition metal oxides and the transparent electrical contact based on In2O3 (TCO or transparent and conductive oxide) prepared by sputtering. These studies were initially carried out on individual layers of TCO and HTL. Characterisation of the TCO films showed that hydrogen doping can improve their optical properties in the infrared region of the electromagnetic spectrum (the region of interest for the targeted applications). Secondly, in order to fabricate photodiode structures, they were integrated onto a film of PbS QDs deposited on an electrode optimised for electron extraction and transport. Appropriate characterisations have shown that ultra-thin NiOx films can be better alternatives to the MoOx layers traditionally used as hole extraction and transport materials on PbS QD films

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Cobo, Elie. "Capteur d'images CMOS à sensibilité améliorée dans le proche infrarouge par des nanostructures optiques". Electronic Thesis or Diss., Toulouse, ISAE, 2022. http://intranet.isae-supaero.fr/intradoc/intranet/doc/theses/2022_Cobo_Elie.pdf.

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Abstract (sommario):

Les capteurs d’images occupent presque la moitié du marché des composants optoélectroniques avec une taille de $19.1 milliards. Leurs performances et leur faible coût de production en font la technologie majoritaire pour l’imagerie dans le visible (400 nm –700 nm). D’un autre côté, l’imagerie dans le proche infrarouge (700 nm – 1400 nm) est aussi en pleine croissance. Appliquée dans le domaine médical elle permet la visualisation d’agent fluorescent in vivo, en temps réelle et de façon non invasive pour aider à la chirurgie, à l’étude de maladies et au diagnostic. L’imagerie médicale proche infrarouge représente $216 million de dollars en 2021 avec une projection de $405 million de dollars en 2028. Mais en dehors du médical, les applications du proche infrarouge sont aussi nombreuses : Le suivi du regard, la reconnaissance gestuelle et faciale, une meilleure visibilité dans la nuit, sont autant de fonctionnalités que l’on peut mettre à profit pour une vision assistée par ordinateur plus performante, si bien qu’il est prévu une augmentation annuelle du marché des détecteurs proche infrarouge de presque 10% de 2020 et 2025. Malheureusement, la croissance conjointe du marché des capteurs d’images CMOS et du marché de l’imagerie dans le proche infrarouge se heurte à une problématique de taille : les imageurs fabriqués par le procédé CMOS sont conçus à partir de silicium qui est certes un très bon candidat pour l’absorption visible mais beaucoup moins pour les longueurs d’onde dépassant les 800 nm. En effet, si seulement quelques centaines de nanomètres de silicium suffisent pour absorber la lumière à 400 nm, il faut compter des dizaines voire des centaines de micromètres pour les longueurs d’onde supérieures à 800 nm. Pour faire face à cette problématique, les fondeurs ont commencé à proposer des capteurs avec une zone sensible plus profonde, passant par exemple de 3 µm d’épaisseur optimisée pour le visible à 12 µm. Si ce procédé permet e ffectivement une amélioration de la sensibilité, il détériore par la même occasion la résolution spatiale de l’imageur induite par l’augmentation de la diaphonie. D’autres solutions mettant en jeu des pièges à photons notamment par la texturation du silicium sont récemment investiguées mais nécessitent l’ajout de nouvelles étapes de fabrication au procédé standard. Nous avons démontré dans ces travaux, par simulations opto-électriques, la conception d’un réseau diffractant directement à partir de la couche de fabrication de la grille des transistors en poly-silicium, déjà présente dans la fabrication standard d’un capteur d’image CMOS. Ce réseau a la double fonction d’augmenter la longueur de propagation effective dans le silicium et de couche antireflet. Cette implémentation d’un réseau dans le capteur d’image avec l’ajout de tranchées d’isolation profondes pour confiner à l’intérieur du pixel la lumière diffractée, a permis une amélioration relative de l’efficacité quantique exte rne de 35.5% à une longueur d’onde de 850 nm ainsi qu’une amélioration de la diaphonie de 6.9%. Cette architecture avec une épaisseur active de 3 µm permet d’obtenir une amélioration équivalente à celle d’une augmentation de la couche active par un facteur 3 sans détérioration de la diaphonie qui vient avec. Pour aller plus loin, nous avons étudié l’intégration de ce réseau conçu à partir de la couche des grilles de transistors à un capteur d’images CMOS à illumination par la face arrière. Ainsi en utilisant le réseau non plus en transmission mais en réflexion, nous avons montré une significative amélioration de l’absorption dans le proche infrarouge sur une large bande spectrale (de 650 nm à 1100 nm). En effet, l’absorption d’un capteur d’image avec miroir en face arrière conçu à partir d’un réseau en poly-silicium et de la première couche de métallisation en aluminium est plus que deux fois supérieure à l’absorption d’un capteur d’images standard à une longueur d’onde de 850 nm
Image sensors occupy nearly half of the optoelectronic components market with a size of $19.1 billion. Their performance and the low production cost make them the leading technology for imaging in the visible range (400 nm -700 nm). On the other hand, near-infrared imaging (700 nm - 1400 nm) is also growing rapidly. Applied in the medical field, it allows the visualization of fluorescent agents in vivo, in real time and in a non-invasive way to assist in surgery, the study of diseases and diagnosis. Near-infrared medical imaging will represent $216 million in 2021 with a projection of $405 million in 2028. But the medical field is not the only application : eye tracking, gesture and facial recognition, and improved visibility at night are all features that can be leveraged for better computer vision, so the NIR sensor market is expected to grow by almost 10% annually from 2020 to 2025. Unfortunately, to take advantage of the growth of the CMOS image sensor market for near-infrared imaging faces a major problem: the imagers manufactured by the CMOS process are designed from silicon, which is certainly a very good candidate for visible absorption, but much less so for wavelengths above 800 nm. Indeed, if only a few hundred nanometers of silicon are enough to absorb light at 400 nm, it is necessary to count tens or even hundreds of micrometers for the wavelengths higher than 800 nm. To address this issue, foundries have begun to offer sensors with a deeper sensitive area, for example from 3 µm thickness optimized for the visible to 12 µm. If this process allows an improvement of the sensitivity, it deteriorates at the same time the spatial resolution of the imager induced by the increase of the crosstalk. Other solutions involving photon traps, in particular by texturing silicon, are recently investigated but require the addition of new manufacturing steps to the standard process. In this work , we have demonstrated, by opto-electrical si mulations, the design of a diffraction grating integrated from the layer of fabrication of the poly-silicon transistors gate, layer that is already present in the standard manufacturing of a CMOS image sensor. This grating has the dual function of increasing the effective propagation length in the silicon and of acting as an antireflection layer. This implementation of a grating in the image sensor with the addition of deep isolation trenches to confine the diffracted light inside the pixel, allowed a relative improvement of the external quantum efficiency of 35.5% at a wavelength of 850 nm as well as an improvement of the crosstalk of 6.9%. This architecture with an active thickness of 3 µm allows to obtain an improvement equivalent to that of an increase of the active layer by a factor of 3 without deteriorating the crosstalk that comes with this epitaxial enlargement. To go further, we studied the integration of this grating designed from the transistor gate layer to a CMOS image sensor with backside illumination. Thus, by using the grating not in transmission but in reflection, we have shown a significant improvement of the absorption in the near infrared over a wide spectral band (from 650 nm to 1100 nm). Indeed, the absorption of an image sensor with a mirror at the back face designed from a poly-silicon grating and the first aluminum metallization layer is more than twice the absorption of a standard image sensor at a wavelength of 850 nm

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Cayron, Charles. "Etude théorique et expérimentale de diodes lasers, pour horloges Rubidium et Césium, refroidissement d'atomes et capteurs inertiels". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00984686.

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Abstract (sommario):

Dans le cadre de l'interaction lumière-atomes, les diodes lasers nécessitent des performances optiques spécifiques : de fortes puissances optiques à une longueur d'onde spécifique (852 nm ou 894 nm pour les atomes de Césium, 780 nm ou 795 nm pour le Rubidium), un fonctionnement monomode transverse et longitudinale du faisceau. Ce mémoire de thèse présente les différentes étapes permettant la fabrication de diodes lasers, émettant à 780 nm, répondant à ces caractéristiques optiques. La spécificité des diodes lasers développé lors de cette thèse est l'absence d'aluminium dans la zone active des lasers, offrant de meilleures performances en termes de fiabilité. Il décrit dans un premier temps les principes du pompage atomique et du refroidissement d'atome afin de déterminer un cahier des charges spécifiques pour les diodes lasers à développer. Il expose ensuite les concepts théoriques permettant de comprendre le fonctionnement d'une diode laser. La caractérisation des diodes lasers développées lors de cette thèse a pu démontrer un fonctionnement monomode transverse jusqu'à des puissances optiques supérieurs à 100 mW pour des lasers Fabry-Pérot. La réalisation de diodes lasers DFB (ayant un réseau de Bragg intégré dans la cavité optique du laser) a montré un fonctionnement monomode fréquentiel jusqu'à 25 mW avec des taux de réjection des modes satellites supérieurs à 45 dB et une largeur de raie de 550 kHz. Enfin, une première étude théorique et expérimentale à partir de diodes lasers émettant à 852 nm a été réalisé afin d'estimer les performances de ces composants dans des horloges à jet thermique utilisant des atomes de Césium.

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Mbow, Babacar. "Etude des réponses spectrales dans le proche infra-rouge des composés mixtes III-V, ternaires et quaternaires, à base de GaSb et de leurs dérivés". Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20048.

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Abstract (sommario):

Des mesures de reponse spectrale dans la gamme (0,4 ev a 2 ev) ont ete effectuees sur des homojonctions gasb#n/gasb#p, ga#1##xin#xsb#n/ga#1##xin#xsb#p, ga#1##xal#xsb#p/ga#1##xal#xsb#n deposees sur un substrat de gasb et des hetero-structures ternaires ga#1##xin#xsb#p/gasb#n et quaternaires avec effet fenetre gasb#p/ga#1##xin#xas#1##ysb#y#n/gasb#n. Des modeles theoriques sur le calcul du rendement quantique de ces dispositifs sont proposes. En s'appuyant sur les resultats de la simulation et en accordant les spectres experimentaux aux spectres theoriques, on determine les valeurs des parametres photoelectriques (longueurs de diffusion, les vitesses de recombinaison en surface. . . ) intervenant dans le rendement quantique

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Raman, Venkadesh. "A smart composite based on carbon fiber and epoxy matrix for new offshore wind-turbines. Multi-scale numerical and analytical modelings". Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDN0016.

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Abstract (sommario):

Les structures intelligentes fondées sur des matériaux composites ont été développées pour surveiller les structures qui doivent fonctionner dans des applications industrielles exigeantes, dans des environnements difficiles comme c’est le cas de l’aéronautique, de l’aérospatiale, du génie civil, des centrales nucléaires et chimiques ...). L'étude actuelle est axée sur la suggestion d’un nouveau matériau composite intelligent qui peut être utilisé avec succès dans les pâles d’éoliennes offshore de nouvelle génération. En effet, pour accentuer leur rendement, les pales de nouvelle génération doivent dépasser une longueur de 100m, ce qui représente actuellement une cible hors d’atteinte étant donné que les matériaux composites constitutifs sont fondés sur des fibres de verre, notamment connues pour être lourdes et dépourvues de rigidité significative. Par conséquent, le passage aux fibres de carbone (plus légères et 3 fois plus rigides) devient obligatoire. Dans cette thèse, nous proposons la mise en place d'un matériau composite intelligent à base de fibres de carbone et de matrice époxy (ici appeler matériau parent). Les capteurs à fibre optique (FOS) et les capteurs à résistance quantique (QRS) seront utilisés pour la détection de déformation dans toute la structure. Ce choix devrait permettre une documentation précise et un envoi instantané d'informations critiques aux ingénieurs. Pour atteindre cet objectif de développement d'un nouveau matériau intelligent pour une application critique dans la production d’énergie éolienne offshore, nous avons choisi de proposer un document de recherche regroupant plusieurs aspects du sujet, résumés en 5 chapitres. La thèse est fondée sur des modélisations numériques et analytiques. Le document n'a pas l'ambition d'être exhaustif. Il est destiné à présenter une recherche pragmatique qui met l'accent sur la façon dont les domaines de faiblesse mécanique peuvent être diagnostiqués, quelles sont les solutions qui peuvent être suggérées et comment nous pouvons les soutenir, quelles sont les questions relatives à l'utilisation de capteurs intégrés et les résultats expérimentaux qui permettent l'évaluation du statut actuel de la performance du matériau et les moyens d’en améliorer les performances
Smart structures have been developed as to monitor structures that have to operate in demanding industrial applications with includes harsh environments (Aeronautics and aerospace, Civil engineering, nuclear and chemical power plants…), too. Current study is focused on the suggestion of new smart composite materials that can be successfully used for wind blade structures in offshore energy generation farms. Indeed, to bring expectable energy-generation performances, new generation wind blades have to exceed 100m length, which is a hardly achievable target given that actual constitutive composite materials are based on glass-fibers, that are notably known to be very heavy and lacking stiffness. Therefore, the switch to carbon fibers (lighter and stiffer) becomes mandatory. In this thesis, we propose the implementation of a smart composite material that is based on carbon fibers and epoxy matrix (here called parent material). Fiber Optic Sensors (FOS) and Quantum-Resistive Sensors (QRS) will be used for detection of over-strained areas all over the structure. This choice is expected to enable for accurate documentation and instant sending of critical information to engineers. To achieve this goal of development of a new smart material for a critical application in offshore wind generation, we have chosen to illustrate it in a research document that is grouping several aspects, summarized in 5 chapters. The thesis is conducted using numerical and analytical modelings. The document is not having the ambition to be exhaustive. It is intended to present a pragmatic research that emphasize how areas of mechanical weakness can be diagnosed, what are the solutions that can be suggested and how we can support them, what are the issues pertaining to the use of embedded sensors and some experimental results that give appraisal of current performance status and what could be future trends

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Allogho, Guy-Germain. "Elaboration par E. P. V. O. M. D'un photodétecteur à Ga1-XInXSb et Ga1-XAsYSb1-Y pour télécommunications à plus de deux micromètres". Montpellier 2, 1994. http://www.theses.fr/1994MON20104.

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Abstract (sommario):

Ce travail a pour but la realisation de detecteurs a base de galnassb pour telecommunications par fibres optiques fonctionnant a plus de 2 micrometres. Ce memoire presente d'abord la source laser utilisee pour une transmission optique a ces longueurs d'ondes. La methode d'elaboration (e. P. V. O. M. ) est presentee et les alliages iii v ternaires ga#1#-#xin#xsb et quaternaires ga#1#-#xin#xas#ysb#1#-#y ont ete epitaxtes par cette methode. Les performances des dispositifs ainsi obtenus sur gasb ont ete mises en evidence par des caracterisations optiques et electriques incluant une etude preliminaire du bruit du detecteur. Enfin, une ligne de transmission optique non fibree a ete realisee a 2,2 micrometres comportant une source laser a double heterostructure gaalassb/gainassb (emettant a 80k) et un detecteur a homojonction a gainassb fonctionnant a 300 k

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Sirmain, Gilles. "Etude, réalisation, et métrologie de photodétecteurs infrarouge à bande d'impuretés bloquée à base de silicium dopé antimoine". Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30065.

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Abstract (sommario):

Le developpement de photodetecteurs a bande d'impuretes bloquee (bib) a base de silicium dope antimoine a ete entrepris pour couvrir la gamme spectrale centree a 30 m. Ces dispositifs en couches minces epitaxiees fonctionnent aux environs de 10 k. Ils comportent entre deux plans de contacts ohmiques une couche photoactive adjacente a une couche tres pure ayant pour role de bloquer le courant par sauts entre impuretes de la couche active fortement dopee. La technologie bib necessite un niveau de compensation de l'ordre de 10#-#5 dans la couche active, une purete d'environ 10#1#2 cm#-#3 dans la couche pure et un contact frontal semi-transparent. Les couches pure et photoactive ont ete realisees par epitaxie cvd et le contact frontal par implantation ionique dans la couche pure et recuit thermique rapide. Une instrumentation specifique de caracterisation electrique et optique a ete mise en place pour l'etude physique des dispositifs. La caracterisation a demontre que les niveaux de dopage, de compensation et de purete requis sont atteints. La photoconductivite infrarouge a revele par ailleurs un dopage au phosphore non intentionnel de la couche active. L'extension des reponses spectrales vers les grandes longueurs d'ondes est interpretee sur la base de l'effet poole-frenkel et de l'ionisation thermique ou par impact d'electrons chauds des etats localises photoexcites. La modelisation de la sensibilite par un mecanisme d'ionisation par impact conduit a proposer des valeurs de champ electrique seuil et de section efficace d'ionisation par impact pour l'impurete antimoine. Des mesures de magneto-resistance jusqu'a 40 t donnent une valeur indicative des parametres de transport dans la bande d'impuretes. Une efficacite quantique de detectivite de 20% mesuree sous un flux de photons de 60 nw a une temperature de 10 k a ete obtenue pour une concentration optimale d'antimoine de 5. 10#1#7 at/cm#3. Ces performances sont les meilleures dans la gamme spectrale visee et conviennent au projet spatial safire de spectroscopie de la haute atmosphere

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Wirtschafter, Benjamin. "Interféromètre à atomes froids piégés sur puce avec séparation spatiale". Thesis, université Paris-Saclay, 2022. http://www.theses.fr/2022UPASP056.

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Abstract (sommario):

Depuis plus de 30 ans, de nombreux laboratoires ont développé des expériences de physique atomique permettant de mesurer des accélérations ou des rotations en utilisant des gaz d'atomes manipulés par des champs magnétiques et refroidis par laser. Toutefois, la plupart de ces expériences sont trop encombrantes et remplissent des salles entières. Il est donc nécessaire de réduire drastiquement leur taille afin de pouvoir considérer des applications industrielles aux capteurs à atomes froids en dehors du laboratoire. Bien que de nombreux efforts aient étés réalisés ces dernières années notamment à l'Onera et chez Muquans, la taille du dispositif complet est encore trop imposante pour certaines applications. À la fin des années 90, il a été démontré que des atomes pouvaient être piégés et manipulés sur une puce, permettant ainsi de réduire à la fois la taille et la consommation énergétique de ces capteurs en comparaison d'expériences en laboratoire. C'est dans ce cadre que Thales a commencé à s'intéresser à la réalisation de capteurs inertiels sur puce avec des atomes froids pour la navigation autonome. La technique retenue par notre groupe permet la réalisation de chacune des fonctions nécessaires à l'obtention d'une centrale inertielle sur la même puce atomique. Elle repose notamment sur la séparation spatiale sélective de nuages atomiques dans un piège magnétique via l'habillage d'états internes dans le domaine micro-onde. L'objectif de cette thèse est de concevoir et évaluer la faisabilité de nouveaux types de capteurs inertiels reposant sur l'interférométrie, en utilisant des atomes refroidis piégés au voisinage d'une puce tout au long de la séquence de mesure. Dans le Chapitre 1, nous présentons les applications possibles des interféromètres atomiques et les défis à relever pour miniaturiser ces capteurs et les rendre embarquables, puis nous comparons les performances entre les technologies concurrentes. Le Chapitre 2 est consacré à la description théorique des différentes techniques utilisés dans l'expérience. Le refroidissement des atomes par effet Doppler et le piégeage magnétique sont notamment expliqués, puis nous décrivons une séquence d'interférométrie de Ramsey dans le cas d'une horloge, ainsi que dans le cas d'un accéléromètre, c'est à dire une séquence de Ramsey incluant une séparation spatiale sélective des deux états de l'interféromètre à l'aide d'habillages micro-ondes. Dans le Chapitre 3, nous décrivons l'ensemble du dispositif expérimental et toutes les étapes de préparations du nuage d'atomes depuis la sublimation du rubidium jusqu'au transfert dans le piège d'interférométrie. Nous y décrivons la façon dont on commande l'expérience ainsi que les différents modes de détection des atomes. Dans le Chapitre 4, nous présentons les résultats obtenus durant la thèse. Nous commençons par démontrer des déplacements sélectifs individuels de nuages polarisés dans un des deux états de l'interféromètre, puis des deux à la fois. Nous présentons une méthode originale pour calibrer la position du piège magnétique, puis nous présentons les franges d'interférences obtenus lors de séquences de Ramsey avec séparation spatiale des deux états. Enfin, nous présentons une étude du contraste des franges en fonction de la température du nuage, ainsi que des mesures de variance d'Allan
For more than 30 years, many laboratories have developed atomic physics experiments to measure accelerations or rotations using atomic gases manipulated by magnetic fields and cooled by laser. However, most of these experiments are too cumbersome and fill entire rooms. Therefore, it is necessary to drastically reduce their size in order to be able to consider industrial applications to cold atom sensors outside the laboratory. Although many efforts have been made in recent years, particularly at Onera and Muquans, the size of the complete device is still too large for certain applications. In the late 1990s, it was demonstrated that atoms could be trapped and manipulated on a chip, thereby reducing both the size and power consumption of these sensors compared to laboratory experiments. It is within this framework that Thales has begun to take an interest in producing on-chip inertial sensors with cold atoms for autonomous navigation. The technique adopted by our group allows the realization of each of the functions necessary to obtain an inertial measurement unit on the same atomic chip. It is based on the selective spatial separation of atomic clouds in a magnetic trap via the dressing of internal states in the microwave domain. The objective of this thesis is to design and evaluate the feasibility of new types of inertial sensors based on interferometry, using cooled atoms trapped in the vicinity of a chip throughout the measurement sequence. In Chapter 1, we present the possible applications of atomic interferometers and the challenges to be met to miniaturize these sensors and make them embedded. We then compare the performances between competing technologies. Chapter 2 is devoted to the theoretical description of the different techniques used in the experiment. The cooling of atoms by Doppler effect and magnetic trapping are explained in particular, then we describe a sequence of Ramsey interferometry in the case of a clock, as well as in the case of an accelerometer, i.e. a sequence of Ramsey including a selective spatial separation of the two states of the interferometer using microwave dressing. In Chapter 3, we describe the entire experimental setup and all the preparation steps of the cloud of atoms from the sublimation of rubidium to the transfer into the interferometry trap. We describe there the way in which one controls the experiment as well as the various modes of detection of the atoms. In Chapter 4, we present the results obtained during the thesis. We begin by demonstrating individual selective displacements of polarized clouds in one of the two states of the interferometer, followed by simultaneous displacement of both states. We present an original method to calibrate the position of the magnetic trap, then we present the interference fringes obtained during Ramsey sequences with spatial separation of the two states. Finally, we present a study of fringe contrast as a function of cloud temperature, as well as Allan variance measures

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Taforeau, Julien. "Un spectromètre à pixels actifs pour la métrologie des champs neutroniques". Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01065781.

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Abstract (sommario):

La métrologie fondamentale est la garante de la pérennité des systèmes de mesure et est en charge de fournir les étalons de références. En ce qui concerne la métrologie des rayonnements ionisants et, en particulier la métrologie des neutrons, des détecteurs étalons sont utilisés pour caractériser les champs de références, en énergie et en fluence. Les dosimètres ou détecteurs de particules sont étalonnés. Cette thèse présente le développement d'un spectromètre neutron candidat au statut d'étalon primaire pour la caractérisation de champs neutroniques dans la gamme 5-20 MeV. Le spectromètre utilise le principe du télescope à protons de recul comme moyen de détection ; la technologie CMOS, au travers de trois capteurs de positions, est mise à profit pour réaliser la trajectographie du proton de recul. Un détecteur Si(Li) est en charge de la mesure de l'énergie résiduelle du proton. Les simulations des dispositifs, réalisées sous MCNPX, ont permis d'estimer les performances du dispositif et de valider la procédure de reconstruction de l'énergie des champs neutroniques. Une étape essentielle de caractérisation des éléments du télescope et en particulier des capteurs CMOS est également proposée afin de garantir la validité de mesures expérimentales postérieures. Les tests réalisés aussi bien en champs mono-énergétiques qu'en champs étendus témoignent des très bonnes performances du système. La quantification des incertitudes indiquent une mesure de l'énergie avec une précision de plus de 1.5 % pour une résolution de moins de 6 %. La mesure de la fluence neutronique est quand a elle réalisée avec une incertitude de 4 à 6 %.

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Delmas, Marie. "Analyse des performances des photodiodes à superréseaux InAs/GaSb pour le moyen infrarouge". Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS260.

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Abstract (sommario):

Dans le domaine de la photodétection infrarouge (IR) haute performance refroidie, le photodétecteur à superréseaux (SR) InAs/GaSb est une filière émergente qui peut compléter les technologies déjà établies. Grâce à des années de recherche, l'Institut d'Electronique du Sud (IES) de l'Université de Montpellier a développé une expertise sur la croissance du matériau SR InAs/GaSb par épitaxie par jets moléculaires et sur la fabrication technologique des photodiodes pin dont les performances sont à l'état de l'art mondial dans le moyen IR (3-5µm). Au cours de cette thèse, nous avons étudié deux périodes différentes de SR comme zone active de photodiodes pin ayant une longueur d'onde de coupure à 5 µm à 80K : une riche en InAs (InAs-rich) et l'autre riche en GaSb (GaSb-rich). Ces structures SR présentent des caractéristiques électriques et électro-optiques très différentes. Notamment, les densités de courant de la structure InAs-rich sont très bonnes, de l'ordre de 10-8A/cm2 à 80K, alors que celles de la structure GaSb-rich sont deux décades plus élevées. L'objectif de cette thèse était donc d'analyser les performances de ces photodiodes. Pour cela, nous avons développé une méthode de simulation avec l'outil TCAD SILVACO. Appliquée tout d'abord aux structures InAs-rich, nous avons mis en évidence que ces diodes sont limitées à basse température (typiquement < 120K) par le courant de génération-recombinaison et/ou par le courant tunnel assisté par pièges. La durée de vie extraite de la simulation suit une variation en T-1/2, démontrant que les mécanismes limitant les photodiodes est la génération-recombinaison SRH. Appliquée aux structures GaSb-rich, l'approche SILVACO ne peut expliquer les résultats en courant. Nous démontrons que ces résultats sont fortement liés à la présence du champ électrique dans la zone d'absorption du composant. Cela génère à faible polarisation, un fort courant tunnel, au travers des états Wannier-Stark localisés, qui pénalise fortement le courant d'obscurité et cela malgré des améliorations obtenues au niveau du matériau. Pour finir, nous établissons des règles de dimensionnement de structures à barrière et nous proposons une structure à SR pour le lointain infrarouge
Among the high performance cooled infrared (IR) photodetector systems, the InAs/GaSb superlattice (SL) is an emerging material which may complement the currently technologies already established. Over the last 10 years, the Institut d'Electronique du Sud (IES) of the University of Montpellier has developed skills in both the growth of SL materials by molecular beam epitaxy and the process fabrication of pin photodiodes. The photodiode fabricated by the IES group are at the state of the art in the mid IR (3 – 5 μm). During this thesis, we studied two structures with different SL periods for the pin active zone showing the same cut-off wavelength of 5 μm at 80K: the structure called InAs-rich structure presents InAs layer thicker than the GaSb layer in each SL period while this configuration is reversed in the case of the GaSb-rich structure. These SL structures have very different electrical and electro-optical characteristics. In particular, the current densities of the InAs-rich structure are very good, about 10-8 A/cm2 at 80K - two orders of magnitude greater than that of GaSb-rich. The aim of this thesis work was therefore to analyze the performance of these photodiodes. For this purpose, we developed a simulation method with the SILVACO TCAD tool. Using this tool, we found that the InAs-rich diodes are limited at low temperatures (typically under 120K) by generation recombination and/or by assisted tunneling currents. The lifetimes extracted from the simulation follows the T-1/2 law, which demonstrates that the limiting mechanism is SRH recombination. However, we found that we could not study the current densities of the GaSb-rich structure using the same procedure. We demonstrate that these results are strongly related to the presence of the electric field in the absorption zone of the device. This electric field generates, at low biases, a strong tunneling current through localized Wannier-Stark states, which strongly limits the overall current despite material improvements. Finally, we define the design conditions to achieve an optimized SL barrier structure and propose a design for SL structures targeting the long wavelength domain

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Migliaccio, Claire. "Passifs fonctionnels en technologie supraconductrice HTc : applications aux SQUIDs couplés HF". Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0020.

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Abstract (sommario):

Les squids (superconducting quantum interference device) sont des dispositifs supraconducteurs utilises, entre autres, en capteur de flux magnetique. Grace a leur extreme sensibilite (possibilite de detecter des champs magnetiques de 10 ft/hz a 1 hz)) ce sont les detecteurs les plus performants a l'heure actuelle. Notre etude porte sur la possibilite d'utiliser les capteurs a squids pour des applications ou la frequence de fonctionnement est de l'ordre du ghz (compatibilite electromagnetique, amplificateur pour l'instrumentation tres haute performance). Neanmoins leurs performances aux frequences elevees sont conditionnees par les elements passifs necessaires a la realisation des dispositifs a squid par integration. Il s'agit essentiellement de boucles supraconductrices de grande dimension et d'inductances planaires possedant un nombre de tours eleve. Ces derniers sont constitues de lignes de transmission associant les effets fonctionnels (pour nous inductifs) aux effets parasites (pour nous capacitifs). Nous modelisons l'ensemble des elements passifs en utilisant un solveur electromagnetique base sur la resolution des equations integrales de maxwell a l'aide de la methode des moments. Apres avoir valide notre methodologie sur des lignes supraconductrices en technologie coplanaire jusqu'a 0,96 t#c et 30 ghz, et sur des inductances planaires conductrices, nous interpretons le comportement frequentiel du squid couple. Nous en deduisons des formules de conception assistee par ordinateur ainsi qu'une procedure d'optimisation generale qui nous permet d'atteindre les frequences de fonctionnement requises

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Toussaint, Kathleen. "Greffage de complexes de terres rares luminescents sur silicium cristallin et silicium nano-cristallin pour la détection de NO en phase gazeuse". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0107.

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Abstract (sommario):

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

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Guérin, Juliette. "Synthèse et étude de ligands diaryléthènes photochromes de type Salen : Compréhension de l'interaction métal-photochrome pour la commutation optique". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00979420.

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Abstract (sommario):

Le travail de recherche s'intéresse au contrôle, par la lumière, des propriétés de la matière. Dans ce vaste domaine, notre équipe s'est focalisée sur les molécules organiques photochromes de type diaryléthène. Nous avons cherché à étudier des interactions de type métal-photochrome et aspirons ainsi à moduler les propriétés optiques, redox ou l'affinité des ligands pour un métal ou un ion. Un premier ligand biphotochrome de type terthiazole a été synthétisé, comportant une sphère de coordination de type Salen (N2O2) proche du cœur photochrome. Le ligand peut effectuer une réaction de photocyclisation ou un transfert de proton à l'état excité (ESIPT). Ces propriétés ont été étudiées par spectroscopie UV-Visible stationnaire et transitoire nanoseconde et femtoseconde. Ce ligand a été valorisé par la complexation et des calculs quantiques de type DFT ont permis d'apporter des éléments de réponse quant au quenching du photochromisme pour certains complexes. Une deuxième famille de photochrome-Salen a été synthétisée en éloignant la sphère de coordination du cœur photochrome. Une étude de l'influence de différents substituants sur les propriétés a été menée. Finalement, le travail se conclue par l'étude d'un système photochrome dont le potentiel redox est modulé par la réaction photochimique. Cette modulation du potentiel a permis de contrôler, par la lumière, un transfert d'électron entre le diaryléthène et un complexe métallique approprié.

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Jorel, Corentin. "Développement de Jonctions Supraconductrices à Effet Tunnel pour le comptage de photons en astronomie". Phd thesis, Grenoble INPG, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009943.

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Abstract (sommario):

Cette thèse présente la poursuite des travaux grenoblois de développement des Jonctions Supraconductrices à Effet Tunnel (JSET) de types S/Al-AlO_x-Al/S pour le comptage de photons individuels en vue d'applications astronomiques dans l'infrarouge proche. La couche supraconductrice S, en niobium ou en tantale dans notre cas, est photo-absorbante et permet la conversion de l'énergie d'un photon incident en une population de charges excitées dont le nombre est proportionnel à l'énergie déposée et la durée de vie suffisante pour qu'elles soient comptées par effet tunnel. Il suffit pour cela de polariser en tension des jonctions à très basse température (100mK) et d'intégrer les impulsions de courant tunnel photo-induit pour évaluer l'énergie absorbée. L'intérêt des JSET pour la détection lumineuse est discuté dans le premier chapitre au travers de la comparaison des techniques performantes actuelles, aussi bien à base de supraconducteurs (Bolomètres à transition supraconductrice, Bolomètres à électrons chauds) que classiques (Photo-Diodes à Avalanche, Photo-Multiplicateurs, CCD et CMOS). Au démarrage de cette thèse, un procédé de fabrication avait permis d'obtenir des jonctions à base de niobium de bonne qualité et des résultats préliminaires en comptage de photons. L'objectif double était de passer à des jonctions à base de tantale, intrinsèquement plus sensibles, avec un nouveau procédé de fabrication collective plus performant. Dans un premier temps nous avons optimisé la qualité cristalline du dépôt de tantale. Les analyses structurales par rayons X montrent que ces films, déposés par pulvérisation cathodique magnétron à 600$^o$C sur substrat saphir plan-R recouvert d'une sous couche de Nb sont épitaxiés suivant l'axe (100). Les mesures de transport électrique à basse température donnent d'excellents rapports résistifs relatifs (de l'ordre de 45) conduisant à des libres parcours moyens de l'ordre de 100 nm. Dans un second temps, un nouveau procédé original de fabrication collective des jonctions a été imaginé et un jeu de 5 masques a été réalisé. Ces masques permettent la réalisation de jonctions individuelles de différentes tailles (de 25 par 25 à 50 par 50 microns carrés) et formes (quelques dispositifs ont une géométrie en losange ou en forme sinusoïdale). Ils autorisent aussi la réalisation de jonctions multiples sur un absorbeur commun ou de réseau de 9 jonctions (pixels). Le développement de ce procédé et sa fiabilisation ont permis d'obtenir un très fort pourcentage ( >90$%) de jonctions de qualité. Nous avons ainsi obtenu d'excellentes résistances normales de quelques microohm.cm^2 et de faible courant de fuite sous le gap de l'ordre du nA. Enfin, nous avons mis en évidence le fonctionnement de ces dispositifs en comptage de photons à la frontière du visible et de l'infrarouge proche (0,78 micron de longueur d'onde). Et même si une meilleure résolution énergétique requiert encore quelques adaptations expérimentales, les détecteurs obtenus sont particulièrement prometteurs pour l'astronomie au sol, des rayons X à l'infrarouge, aussi bien que pour les télécommunications à 1,55 micron où les possibilités des JSET restent sans équivalent.

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Tesi sul tema "Capteurs quantiques"

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