Teses / dissertações sobre o tema "Recombinaison de défauts"

Des stress réplicatifs sont rencontrés à chaque phase S du cycle cellulaire et différents mécanismes permettent leur prise en charge. La recombinaison homologue (RH) tient un rôle important dans le maintien de la stabilité du génome au cours de la réplication. En effet, la RH escorte la progression des fourches et prévient les défauts mitotiques. Toutefois, le lien moléculaire entre le stress réplicatif et les défauts mitotiques n’est pas élucidé. De façon générale, les fourches de réplication bloquées peuvent être sauvées grâce à leur fusion avec la fourche convergente ou au redémarrage de fourche par la RH. Le laboratoire a développé un essai génétique reposant sur l’utilisation d’une barrière de réplication conditionnelle afin d’étudier le mécanisme par lequel la RH contribue au sauvetage des fourches de réplication bloquées. L’équipe a montré que le redémarrage des fourches bloquées par la RH est conditionné par l’exposition d’un ADNsb et non d’une cassure double-brin. Ainsi, les fonctions de la RH au cours de la gestion du stress réplicatif peuvent être adressées indépendamment de sa fonction de réparation des cassures (fonction relativement bien documentée). Les travaux décrits dans ce manuscrit s’inscrivent autour des mécanismes que la RH engage afin d’assurer la stabilité génétique en réponse au stress réplicatif. Plus précisément, je me suis intéressée à l’implication des facteurs de la RH dans la protection des fourches de réplication bloquées au niveau moléculaire et cellulaire. En absence de la recombinase Rad51 ou de son chargeur Rad52, le blocage d’une seule fourche de réplication est suffisant pour induire des défauts mitotiques, incluant des ponts anaphasiques (lien physique entre chromatides sœurs). Il s’avère que les fourches bloquées sont extensivement dégradées par la nucléase Exo1 en absence de Rad51/Rad52. De manière intéressante, l’accumulation excessive d’ADNsb à la fourche est à l’origine de la non-disjonction des chromatides sœurs en mitose et ce malgré l’arrivée de fourches convergente. Ainsi, les fourches de réplication non protégées sont le siège de terminaison pathologique mettant à mal la ségrégation des chromosomes. La RH étant impliquée dans la protection et le redémarrage des fourches de réplication, l’utilisation du mutant de séparation de fonction Rad51-3A a permis de montrer que ces deux fonctions sont génétiquement séparables. Les fourches de réplication protégées et incapables d’être redémarrées par la RH ne présentent pas de symptômes de terminaison pathologique. Ainsi, au-delà de sa capacité à redémarrer les fourches inactivées, les facteurs de la RH assurent la complétion de de la réplication en maintenant les fourches de réplication dans une conformation propice à une fusion avec la fourche convergente. Ces résultats contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires invoqués par la RH afin de maintenir la stabilité génétique au cours du stress réplicatif
At each cell cycle, cells undertaking the DNA replication process face several sources of replication stress (RS) compromising the progression of the replicating forks and threatening both chromosome duplication fidelity and their correct segregation during mitosis. Replication stresses emerged as a major source of genetic instability and cancer development. Several mechanisms, among which homologous recombination (HR), operate to buffer the deleterious effects of RS. HR acts as an escort to fork progression and prevents mitotic defects. Nonetheless, the molecular connection between replication stress and mitotic defects remains elusive. A conditional replication fork barrier (RFB) acting in a polar manner was developed in the lab to terminally-arrest fork progression. In this system, HR functions handling replication stress can be assessed independently of its well-known function in double strand break repair. The work described here aims to understanding the mechanism that HR performs to ensure genetic stability in response to replication stress. In general, blocked replication forks can be rescued either by fork convergence or by active HR-mediated fork restart. However, in absence of Rad51 recombinase or it loader Rad52, a single activated RFB is sufficient to induce mitotic abnormalities including anaphase bridges. The involvement of HR factors in fork protection was explored at the molecular and cellular levels. It turns out that terminally-arrested forks are extensively resected by the Exo1 nuclease in the absence of Rad51/Rad52. Interestingly, the excess of ssDNA accumulation at the fork triggers sister chromatid non-disjunction in mitosis despite the arrival of an uncorrupted converging fork to rescue replication. Thus, unprotected replication forks are prone to pathological termination threatening chromosome segregation. HR being involved in fork protection and restart, the use of a Rad51 mutant showed that these two functions are genetically separable. Indeed, protected forks unable to restart by HR do not show any pathological termination. Thus, beyond their ability to restart inactivated forks, HR factors ensure replication completion by maintaining the forks in a suitable conformation for a fusion with the converging fork. Overall, these results shed light on the molecular events engaged by RH to ensure genome stability in response to replication stress

La voie Rad52 jour un rôle central dans la réparation des cassures chromosomiques et dans la survie après un stress réplicatif. La tolérance aux stress réplicatifs dépend aussi de la kinase Mec1 qui active le checkpoint de réplication de manière Mrc1 dépendante en réponse à un arrêt de fourche. Bien que les voies Mec1 et Rad52 soient initiées par le même intermédiaire simple brin d'ADN, leur interaction au niveau des fourches de réplication bloquées restent largement inconnue. Au cours de ce travai, nous avons pu montrer que le checkpoint de réplication supprime la formation des foyers Rad52 via Mrc1 et bloque la recombinaison homologue (RH) au niveau de cassures chromosomiques induites pas l'endonucléase HO. Cette répression agit en partie en bloquant la résection des extrémités d'ADN qui est essentielle pour générer des extrémités 3' simple brin, le premier substrat de la RH. Il est intéressant de noter que la voie Mec1 ne prévient pas la recombinaison au niveau des fourches de réplication bloquées, probablement car ces fourches contiennent déjà de l'ADN simple brin. L'ensemble de ces résultats indiquent que le checkpoint de réplication supprime l'instabilité génétique en phase S en bloquant la recombinaison aux cassures double brins mais en permettant la recombinaison au niveau des fourches de réplication bloquées, indispensable pour la survie des cellules.

Les cellules à hétérojonctions de silicium (HET-Si) sont basées sur un substrat de silicium cristallin (c-Si) dopé n (p), une couche très fine de passivation (en général du silicium amorphe (a-Si:H) non dopé), et une couche d’une dizaine de nanomètres de silicium amorphe dopé p (n). Ces cellules atteignent aujourd’hui des rendements de l’ordre de 26% (record de 26,6% par l’entreprise Kaneka en 2017). Un des axes importants de recherche sur les cellules HET-Si porte sur l’étude de l’interface c-Si/a-Si:H qui est un élément clé dans le rendement des cellules. Ce rendement dépend en particulier de la présence d’états recombinants à l’interface c-Si/a-Si:H. Nous nous sommes donc tout particulièrement intéressés aux défauts d’interface en développant un calcul basé sur le modèle du réservoir de défauts (Defect-Pool Model ou DPM) dans le silicium amorphe et en corrélant nos résultats de modélisation avec des résultats expérimentaux de mesure de durée de vie. Afin de déterminer les caractéristiques de l’interface c-Si/a-Si:H, nous avons procédé comme suit : (1) Calcul de la densité d’états (DOS) volumique dans les couches de a-Si:H (dopé et non dopé), en nous appuyant sur le DPM. Dans ce modèle, la DOS varie en fonction notamment de la position du niveau de Fermi par rapport au bord de bande. La courbure des bandes de la jonction a-Si:H/c-Si implique ainsi une variation spatiale de la DOS dans le a-Si:H. (2) Calcul de la DOS surfacique à l'interface par projection des états volumiques présents à l’interface dans le a-Si:H. (3) Calcul des taux de recombinaison puis de la durée de vie effective sur des structures symétriques a-Si:H/c-Si/a-Si:H et comparaison avec des résultats expérimentaux. Nous avons ainsi pu étudier l’impact des paramètres matériaux du a-Si:H sur la durée de vie effective des porteurs minoritaires. L’évolution de la durée de vie avec les paramètres du a-Si:H est parfois contre-intuitive car deux phénomènes de passivation liés à la position du niveau de Fermi à l’interface s’opposent : passivation par la diminution de la densité d’états à l’interface et passivation par effet de champ. Le seul calcul de la DOS à l’interface ne suffit pas toujours à expliquer les variations de durées de vie, un calcul complet sous lumière est nécessaire. Nous avons montré que l’impact de certains paramètres du DPM peut-être grand sur la DOS mais faible sur la durée de vie effective à cause de cette compensation entre les phénomènes de passivation. Nous avons également étudié des structures correspondant aux faces avant : (p)a-Si:H/(i)a-Si:H/(n)c-Si(PIn) et arrière : (n)a-Si:H/(i)a-Si:H/(n)c-Si(NIn) des cellules HET-Si. Nos simulations permettent de montrer que les interfaces NIn sont moins critiques en terme de recombinaisons que les interfaces de type PIn. Nous montrons que la recombinaison aux interfaces PIn est dominée par la capture des électrons par les liaisons brisées de silicium chargées positivement. Nous montrons également que l’énergie d’Urbach est un paramètre qui joue de manière importante dans le calcul de la durée de vie effective et que l’utilisation de valeurs fixes de cette énergie d’Urbach dans la couche de passivation ne permet pas de reproduire les tendances expérimentales dans les structures avec des interfaces PIn. Nous proposons un modèle de variation de l’énergie d’Urbach avec l’épaisseur de la couche de passivation, qui permet de reproduire les tendances expérimentales pour les faibles épaisseurs de la couche de passivation mais qui demande à être complété pour de plus grandes épaisseurs
Silicon heterojunction (Si- HET) solar cells are based on an n-doped (p-doped) crystalline silicon (c-Si) substrate, a very thin (a few nanometers) passivation layer of undoped hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) and a layer of p-doped (n-doped) a-Si:H, approximately 10 nanometer- thick. These cells currently lead the performance of silicon solar cells with conversion efficiencies in the order of 26% (with a record of 26.6% being achieved by the Kaneka company in 2017). One of the major focal points of research in Si- HET cells is the study of the c-Si/a-Si:H interface, which is a key factor in the cells' efficiency. In particular, this efficiency is strongly dependent on the recombination states at the interface between c-Si and a-Si:H. We therefore focused on developing a model of recombination through interface defects, which were evaluated based on the Defect-Pool Model (DPM) in a-Si:H. We calculated the effective lifetime vs excess carrier density curves and their dependence on the undoped a-Si:H passivation layer thickness and compared them to experimental results.In order to determine the characteristics of the c-Si/a-Si:H interface, we proceeded as follows: (1) Calculation of the volumic density of states (DOS) in a-Si:H layers (doped and undoped) using the DPM. In this model, the DOS varies as a function of the position of the Fermi level in relation to the band edge. The band bending at the a-Si:H/c-Si interface thus implies a spatial variation of the DOS in a-Si:H. (2) Calculation of the surface DOS at the interface by projection from the volumic states present in a-Si:H at the interface. (3) Calculation of the recombination rates and of the effective lifetime curves for symmetrical a-Si:H/c-Si/a-Si:H structures and comparison with experimental results. Thus we were able to study the impact of material parameters of a-Si:H on the effective lifetime curves. The change in lifetime as a function of a-Si:H parameters is sometimes counter-intuitive because two passivation mechanisms, namely passivation by field-effect or by the reduction of the DOS at the a-Si:H/c-Si interface, have opposed behavior in relation to the position of the Fermi level at the interface. A simple calculation of the DOS at the interface is not, therefore, sufficient to explain variations in lifetime, and a complete calculation of effective lifetime under illumination is required and has been performed. We demonstrate that the impact of certain DPM parameters may have a significant effect on the DOS but only a minor effect on the effective lifetime due to the compensation by the field-effect passivation. Moreover we have studied both types of silicon heterojunctions, (p)a-Si:H/(i)a-Si:H/(n)c-Si(PIn), and (n)a-Si:H/(i)a-Si:H/(n)c-Si(NIn) that are used as front emitter and back surface field junctions, respectively, in double-side contacted silicon Si-HET solar cells. Our simulations allowed us to emphasize that NIn interfaces are less critical in terms of recombination than PIn interfaces. We demonstrate that recombination at PIn interfaces is dominated by the capture of electrons by positively charged silicon dangling bonds. We further show that the Urbach energy is the major a-Si:H parameter that determines the effective lifetime in Si-HET solar cells and that the use of fixed values for this Urbach energy in the passivation layer whatever the layer thickness does not permit the experimental trends of PIn interfaces to be reproduced. Instead, we propose a model featuring that the Urbach energy decreases with the thickness of the passivation layer, which does allow experimental trends to be reproduced for very thin passivation layers (< 10 nm), but which requires further elaboration for larger thicknesses, for instance with a combined bandgap variation

Dans la premiere partie de ce travail, nous avons etudie l'effet de prendre un modele inelastique d'interaction avec les phonons acoustiques (a temperature basse (77 k et 110 k) sur la fonction de distribution et les parametres de transport dans le silicium dope au bore (si-p). Une comparaison a ete faite avec des resultats theoriques (utilisant un modele elastique) et experimentaux (obtenus au laboratoire). Dans la seconde partie, nous avons introduit les termes de generation-recombinaison dans l'equation de boltzmann et formule une equation supplementaire donnant l'evolution du nombre de porteurs pieges (sur les impuretes non ionisees). Nous avons resolu ce systeme d'equations couplees d'une maniere directe par la methode transitoire et par la methode stationnaire. Une comparaison des resultats obtenus a ete faite avec des resultats theoriques donnes dans la litterature et experimentaux (obtenus au laboratoire) toujours dans le cas du si-p

Cette thèse concerne l'étude des défauts produits par irra¬diation électronique dans InP. Nous montrons que les défauts stables à 300 K sont produits dans InP de type p en concentration proche de la valeur maximale théorique, mais en concentration beaucoup plus faible dans InP de type n, et que l'essentiel des centres profonds créés par l'irra¬diation sont dûs à des collisions sur le sous-réseau phosphore. Par ailleurs de l'étude des réactions subies par ces défauts en dessous et au-dessus de la température ambiante, et avec ou sans stimu-lation électronique par recombinaison électron-trou, nous avons pu déduire qu'elles impliquent essentiellement toutes la mobilité de la même entité phosphore, la lacune ou l'interstitiel. Enfin nous montrons que l'action d'un champ électrique externe sur des réactions de défauts permet d'obtenir des informations nouvelles sur celles-ci. En particulier pour le piège dominant dans InP (p), les résultats expérimentaux se comprennent par l'existence d'un effet Jahn-Teller dynamique, l'orientation électronique partielle ou totale du défaut induite par le champ influençant alors l'énergie d'activation de la réac-tion.

Cette thèse décrit l’incorporation de fer dans l’hétérostructure InGaAsP/InP par implantation ionique à haute énergie (MeV) suivi d’un recuit thermique rapide. L’alliage quaternaire InGaAsP est tout indiqué pour fabriquer des couches photoconductrices qui peuvent absorber dans le proche-infrarouge, à 1.3 µm ou 1.55 µm. Ce procédé vise à développer de nouveaux matériaux de forte résistivité pour l’holographie photoréfractive et la spectroscopie térahertz pulsée. À notre connaissance, cette investigation représente les premiers essais détaillés de l’implantation de fer dans le matériau InGaAsP/InP. Les principaux paramètres de fabrication, tels la fluence d’ions de fer, la température d’implantation et la température de recuit ont été explorés. Les propriétés physiques des matériaux produits ont été étudiées avec des mesures électriques (résistivité et effet Hall avec l’analyse de Van der Pauw), optiques (photoluminescence, absorption et réflectivité différentielle résolue en temps) et structurales (diffraction de rayons X, canalisation de la rétrodiffusion Rutherford et microscopie électronique en transmission). Pour fabriquer des couches à forte résistivité pour des applications holographiques à 1.3 µm, nos résultats ont montré qu’il est préférable d’éviter l’amorce de l’amorphisation lors de l’implantation du quaternaire pour maintenir une bonne qualité cristalline après recuit. Ceci favoriserait une compensation par l’activation du fer comme impureté profonde. Une résistivité de l’ordre de 10[indice supérieur 4] Ωcm est mesurée après recuit. Pour fabriquer des couches à forte résistivité pour des applications de spectroscopie térahertz pulsée à 1.55 µm, nous privilégions l’amorphisation par implantation froide et la recristallisation, ce qui réduit le temps de recombinaison des photoporteurs sous la picoseconde. L’émission d’ondes térahertz par ce matériau est démontrée sur une largeur de bande de 2 THz. L’évidence expérimentale montre la formation d’une microstructure polycrystalline dans la couche d’InGaAsP, ayant une forte densité de fautes planaires et une taille de grains nanométrique qui varient avec la température de recuit, ce qui suggère une connexion avec les propriétés optoélectroniques du matériau.

Le marché mondial de l’énergie photovoltaïque, connaît depuis ces vingt dernières années une forte croissance de production annuelle. Les cellules solaires à base de chalcopyrites de formule générale CuIn1-x,Gax (Se1-y Sy)2 constituent une des voies les plus avancées pour la production de cellules solaires performantes en couches minces. Toutefois, les propriétés électriques de ces dispositifs restent encore insuffisamment connues. Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés du transport électronique ainsi que les défauts électriquement actifs des dispositifs photovoltaïques en couche mince à base de matériau chalcopyrite de formule générale CuIn1-xGax(Se1-y Sy)2. Deux types de couches absorbantes ont été étudiés : le CuIn(Se,S)2 élaboré par électrodéposition et le Cu(In,Ga)Se2 obtenu par co-évaporation. Ce travail nous a permis d’identifier et de localiser les défauts électriquement actifs présents dans ces dispositifs, et de déterminer les mécanismes de recombinaisons qui gouvernent le transport électronique de ces dispositifs. L’influence de ces défauts sur les performances photovoltaïques, a analysé.

Au cours de leur développement, les cellules du système hématopoïétique sont très exposées aux dommages à l’ADN qui peuvent avoir une origine exogène ou endogène. Les organismes vivants ont développé de nombreux mécanismes de réparation pour y faire face, et leur dysfonctionnement est responsable de maladies rares mais sévères chez l’Homme. Un des deux mécanismes de réparation des cassures double-brin (CDB) de l’ADN joue un rôle prépondérant dans le développement du système immunitaire (SI) des mammifères. Il s’agit de la voie de réparation des extrémités non-homologues (NHEJ) qui est absolument essentiel au bon déroulement de la recombinaison V(D)J dans les progéniteurs lymphocytaires de la moelle osseuse et du thymus. En effet, la formation de CDB de l’ADN est une étape clé de ce remaniement. De même, bien que dans une moindre mesure, le NHEJ intervient pour réparer les cassures induites par AID lors de la commutation de classe des immunoglobulines (Ig- CSR). Notre équipe a précédemment identifié un nouveau facteur du NHEJ, Cernunnos (ou XLF), responsable chez l’Homme de déficit immunitaire combiné sévère (DCIS) associé à une sensibilité aux rayonnements ionisants (RI) et à une microcéphalie. Afin de mieux comprendre le rôle de Cernunnos dans le système hématopoïétique et dans le développement des lymphocytes en particulier, nous avons créé un modèle murin invalidé pour ce gène. De façon surprenante, le développement lymphocytaire se fait quasi normalement dans ces souris, le seul défaut observé est une diminution du nombre de lymphocytes. Cependant, l’analyse fine du répertoire des cellules T a permis de mettre en évidence un biais dans l’utilisation des segments variables V et J de la chaîne α du récepteur (TCRα). Ce serait là la signature d’un défaut de survie des thymocytes, passant par une activation chronique de la voie de l’apoptose dépendante de p53 en réponse à l’accumulation de dommages de l’ADN. Certaines sous- populations de lymphocytes T, comme les iNKTs et les MAITs, seraient ainsi affectées. Par ailleurs, notre équipe poursuit la caractérisation génétique et fonctionnelle de pathologies chez des patients dont le tableau clinique laisse penser qu’il existe un déficit immunitaire ou hématologique primaire associé à un défaut de réparation de l’ADN. Nous nous sommes intéressés à un patient dont le tableau clinique combinant déficit hématopoïétique et instabilité génomique suggère une origine génétique forte. Grâce aux techniques de séquençage haut- débit et à l’étude de ségrégation au sein de la famille nous avons pu isoler plusieurs mutations dont une nous a interpellé plus particulièrement
Throughout their development, hematopoietic cells are exposed to many DNA damages of either exogenous or endogenous origin. Living organisms evolved a variety of DNA repair mechanisms in order to face those threats, and their impairment leads to rare but severe diseases in human. Of the two mechanisms involved in the repair of DNA double-strand break (DSB) repair, one plays a major role in mammal’s Immune System (IS). The non-homologous end joining (NHEJ) pathway is essential for the correct proceeding of V(D)J recombination in lymphocyte progenitors from bone marrow and thymus. Indeed, the formation of DNA DSB is a key step of the rearrangement. In similar fashion, though to a lesser degree, NHEJ is involved in repair of AID induced breaks during immunoglobulin class switch recombination (Ig-CSR). Our team previously identified a new NHEJ factor, Cernunnos (or XLF), as being responsible for a human syndrome of severe combined immunodeficiency (SCID) associated with ionizing radiation (IR) sensitivity (RS-SCID) and microcephaly. To better understand Cernunnos role in the hematopoietic system and particularly in lymphocyte development, we engineered a knock-out (KO) mouse model for this gene. Surprisingly, lymphocyte development is almost normal in these mice, the only defect observed being a decrease of lymphocyte number. However, a refined analysis of T cell repertoire allowed us to uncover a bias in the use of V and J segments from the receptor’s α chain (TCRα). This is the signature of a survival defect in thymocytes, caused by chronic activation of the p53 dependent apoptosis pathway in response to DNA damage. Some discrete T cell populations, such as iNKTs and MAITS, would be affected. In the meantime, our team pursues the uncovering of genetic diseases and their functional description in patients showing signs of immune or hematopoietic deficiency combined to impaired DNA repair. We focused on a patient harboring clinical signs of genomic instability and hematopoietic defects with strong evidence for genetic cause. Thanks to high-throughput DNA sequencing technology and whole genome association study (WGAS), we identified several mutations, one of them striking us as pertinent

Les materiaux iii-v, et plus particulierement le gaas ou l'inp, presentent lors de leur fabrication un certain nombre d'impuretes dont les niveaux d'energie sont profonds. Quelques unes de ces impuretes ont des concentrations importantes. C'est le cas du centre el2 bien connu dans le gaas ou bien du niveau du fer introduit dans l'inp pour le rendre semi-isolant. Ces concentrations importantes influent grandement sur les proprietes de conduction du materiau de deux manieres : par (i) le stockage (piegeage d'electrons et de trous) d'une importante charge d'espace et aussi par (ii) une contribution aux mecanismes de recombinaison des paires electron-trou influencant ainsi les durees de vie des porteurs. Le propos de ce travail est de simuler et modeliser, essentiellement en une dimension, le transport de charge dans de tels materiaux, en particulier le gaas dont les parametres les plus communement admis ont ete utilises. Ceux des centres profonds pris en compte, un centre piege et un autre recombinant, ont ete varies de facon a avoir differents cas de figures. La modelisation a trait a l'etude des caracteristiques courant-tension, puis de l'admittance d'une jonction p +n en statique et en petits signaux. Ceci a ete fait en presence et l'absence de centres profonds pour comparaison. Enfin, une structure p +-si-n en une puis deux dimensions est presentee pour montrer que l'effet de modulation de la conductivite de la zone semi-isolante permet de creer une amplification commandee en courant.

Il a ete mis au point un programme permettant de calculer les parametres de transport par resolution de l'equation de boltzmann dans le si-n. Une etude de l'influence de la degenerescence a montre que celle-ci jouait un role negligeable pour les dopages utilises au cours de cette etude. L'introduction de la generation recombinaison dans le programme a permis de calculer l'evolution de la fraction ionisee en regime de porteurs chauds et de mettre en evidence que le regime transitoire est fortement modifie. Dans une derniere partie, l'equation de boltzmann a ete resolue en tenant compte d'une dimension dans l'espace reel, ce qui permet d'etudier, de maniere precise, l'etalement d'un paquet de porteurs et d'en deduire le coefficient de diffusion. Les comparaisons avec l'experience ont permis de valider les differentes parties de ce programme

Dans cette thèse, nous étudions la (dé)excitation vibronique et la recombinaison dissociative du CH+ par impact d'électrons de faible énergie. Nous développons d'abord une approche théorique de l'excitation (dé)vibronique de CH+ par impact d'électrons. Dans cette approche, la méthode de la matrice R à noyaux fixes est utilisée pour calculer les matrices de diffusion des électrons et des ions dans l'approximation de Born-Oppenheimer. Une transformation vibronique du cadre et la procédure d'élimination à canal fermé dans l'esprit de la théorie des défauts quantiques moléculaires sont utilisées pour construire une matrice de diffusion dépendant de l'énergie décrivant les interactions entre les canaux vibroniques de l'ion cible induits par l'électron incident. La matrice de diffusion obtenue tient compte de la série de résonances vibroniques de Rydberg dans le spectre de collision. Les sections transversales de l'excitation vibronique pour différentes combinaisons d'états vibroniques initiaux et finaux sont calculées. Un bon accord entre les sections transversales d'excitation électronique, obtenu en utilisant la théorie des défauts quantiques et dans un calcul direct de matrice R, démontre que l'approche actuelle fournit un outil fiable pour la détermination des sections transversales d'excitation (dé)vibronique pour des cibles avec des résonances électroniques de faible énergie. De telles cibles étaient difficiles à traiter théoriquement avec les méthodes précédentes. Dans le même cadre que celui appliqué aux excitations (dé)vibroniques, nous calculons en outre la section transversale pour la recombinaison dissociative à basse énergie de CH+ couplant la fonction de base de l'onde sortante définie par le potentiel d'absorption complexe. La contribution des trois états ioniques X 1Σ +, a 3Π et A 1Π les plus bas et la série de Rydberg convergeant vers ces états sont pris en compte. Les sections transversales DR obtenues sont quantitativement en bon accord avec les mesures expérimentales et présentent une caractéristique de résonance analogue à la courbe de la section transversale expérimentale. L'origine des résonances proéminentes dans les résultats calculés est analysée par le calcul des probabilités de DR pour les ondes partielles de l'électron incident. On constate que les ondes partielles de type d, notamment dσ, dπ et dδ, contribuent considérablement à la DR du état de terrain CH+. Cela peut expliquer les écarts observés entre la théorie et l'expérience dans les études précédentes
In this thesis, we investigate the vibronic (de-) excitation and dissociative recombination of CH+ by low-energy electron impact. We first develop a theoretical approach for the electron-impact vibronic (de-) excitation of CH+. In this approach, the fixed-nuclear R-matrix method is employed to compute electron-ion scattering matrices in the Born-Oppenheimer approximation. A vibronic frame transformation and the closedchannel elimination procedure in a spirit of molecular quantum defect theory are employed to construct an energy-dependent scattering matrix describing interactions between vibronic channels of the target ion induced by the incident electron. The obtained scattering matrix accounts for Rydberg series of vibronic resonances in the collisional spectrum. Cross sections for vibronic excitation for different combinations of initial and final vibronic states are computed. A good agreement between electronic-excitation cross sections, obtained using the quantum defect theory and in a direct R-matrix calculation, demonstrates that the present approach provides a reliable tool for determination of vibronic (de-) excitation cross sections for targets with low-energy electronic resonances. Such targets were difficult to treat theoretically using earlier methods. Within the same framework applied for the vibronic (de-) excitations, we further compute the cross section for low-energy dissociative recombination of CH+ coupling the outgoing-wave basis function defined by complex absorbing potential. The contribution of the three lowest X 1Σ +, a 3Π and A 1Π ionic states and the Rydberg series converging to those states are taken into account. The obtained DR cross sections are quantitatively in good agreement with the experimental measurements and exhibit a resonanc feature analogous to the experimental cross-section curve. The origination of the prominant resonances in the computed results are analyzed through computing the DR probabilities for the partial waves of the incident electron. The d-type partial waves including dσ, dπ and dδ are found considerably contributing to the DR of the ground-state CH+. This may explain the discrepancies observed between thoery and experiment in the preceeding studies

Dans ce travail de thèse, le comportement de l'interface de l'hétérojonction, le processus de croissance des grains cristallins et la couche tampon des cellules solaires à base de Sb₂2Se₃ ont été étudiés. La qualité de l'absorbeur et l'alignement des bandes d'énergie sont identifiés comme des paramètres clés pour réduire la densité de défauts et pour faciliter la séparation et le transport des porteurs de charge photogénérés. Une stratégie de dopage d'Al³⁺ dans la couche tampon de CdS a été introduite dans les cellules solaires Sb₂2Se₃. L'alignement des bandes d'énergie et la qualité de l'interface p-n ont été considérablement améliorés. Une courbure de bandes type "Spike-like" a été obtenue pour la meilleure cellule solaire avec un rendement de 8,41%. Deuxièmement, un procédé de recuit thermique rapide a également été développé et optimisé afin d'améliorer la qualité de la couche absorbeur de Sb₂2Se₃ avec une densité de défauts réduite. Le rendement des cellules solaires est augmenté à 9,03%. De plus, nous avons essayé de remplacer la couche tampon CdS toxique par un film ZnSnO respectueux de l'environnement avec en plus un band-gap plus large. Un rendement intéressant de 3,44% a été obtenue pour ces cellules solaires de Sb₂2Se₃ sans Cd
In this thesis, heterojunction interface behavior, grain growth process and alternative buffer layer of Sb₂Se₃ based solar cells were investigated. The absorber quality and the band alignment are identified as key parameters for reducing defect density and for facilitating the separation and the transport of photogenerated charge carriers. A strategy of Al³⁺ doping into the CdS buffer layer was introduced in Sb₂Se₃ solar cells. The band alignment and the interface quality have been significantly improved. A “spike-like” structure was obtained for the best device with an efficiency of 8.41%. Secondly, a rapid thermal annealing process has also been developed and optimized in order to improve the quality of Sb₂Se₃ absorber film with reduced defect density. The efficiency of the Sb₂Se₃ solar cells is increased to 9.03%. In addition, we have tried to replace the toxic CdS buffer layer with an environmentally friendly ZnSnO film with moreover a wider band gap. An interesting power conversion efficiency of 3.44% was achieved for the Cd-free Sb₂Se₃ thin-film solar cells

L'étude des collisions entre particules chargées est un sujet vaste et important pour la physique fondamentale et appliquée. Elle fait partie des défis à relever de la physique moderne et des nouvelles technologies. En effet, les électrons et les cations moléculaires que nous traitons dans cette thèse sont rencontrés dans divers milieux astrophysiques (les étoiles et les nuages interstellaires), dans les plasmas et dans les flammes de combustion. La recombinaison dissociative et la dffusion électron/cation moléculaire sont des processus importants dans ces environnements. Nous évaluons dans ces travaux les probabilités d'occurrence de ces réactions physico-chimiques sous forme des sections efficaces et des taux ou vitesses de réaction, en soulignant particulièrement les mécanismes de base, les domaines énergétiques de prépondérance (la recombinaison dissociative à des basses énergies et l'excitation dissociative à des énergies plus élevées), et en présentant les principales étapes de la théorie sur laquelle est basée notre approche. Il s'agit de la théorie du défaut quantique à plusieurs voies (MQDT). Les résultats obtenus sur les systèmes H2+/H2, HD+/HD et CO+/CO, confrontés aux résultats expérimentaux des anneaux de stockage et aux résultats venant d'autres théories sont présentés dans cette thèse. Il ressort de ces comparaisons un bon accord, bien que perfectible. Les vitesses de réaction calculées sont utilisées dans la modélisation de la cinétique des milieux ionisés froids réactifs
The study of the collisions between charged particles is a challenging subject for fundamental and applied physics. The electrons and positive molecular ions treated in this thesis are present in various astrophysical media (stars and interstellar clouds), in plasmas and in combustion flames. Dissociative recombination and electron/molecular cation scattering are important for these environments. We evaluate in this work the probabilities of occurrence of these physico-chemical reactions as cross sections and rate coefficients, by underlining the basic mechanisms and the relevant energy ranges (dissociative recombination at low energies and dissociative excitation at higher energies) and by presenting the main steps of the multichannel quantum defect theory (MQDT), on which our approach is based. We present in this thesis results obtained for H2+/H2, HD+/HD and CO+/CO systems, in comparison with storage ring experiments and other theoretical results. We notice a good agreement, which has certainly to be improved. The rate coefficients which we produced are used in the modeling of the kinetics of cold reactive ionized media

La recombinaison dissociative et les processus compétitifs (désexcitation vibrationnelle, excitation vibrationnelle, excitation dissociative etc. ) sont particulièrement efficaces dans les nuages interstellaires où les conditions physiques extrêmes (très faible densité, basse température) favorisent les réactions exothermiques. Ils jouent aussi un rôle important dans d'autres types de plasmas " froids ". Dans ce travail, nous décrivons l'étude de la recombinaison dissociative et des processus connexes pour les ions moléculaires H2+, Ne2+ et HCNH+. Les premiers états moléculaires excités des molécules Ne2 et HCNH ainsi que leurs interactions sont calculés par des méthodes ab initio: calculs d'interaction de configurations dans la partie liée du spectre d'énergie et calculs de collisions électron-ion moléculaire par la méthode variationnelle complexe de Koh dans le continuum. Le traitement de la dynamique (H2+ et Ne2+ est faite dans le cadre de la théorie du défaut quantique multi-voies. Nous avons dû étendre le formalisme pour calculer de manière non perturbative la matrice de réaction K dans laquelle sont représentées toutes les interactions de courte portée, et pour prendre en compte de façon explicite les couplages non-adiabatiques entre voies de Rydberg ouvertes à la dissociation et avec le continuum de l'ion
Dissociative recombination and related processes are specially effective in interstellar media where the very low density and temperature favour exothermic reactions. They also play an important role in various types of “cold” plasmas. This work reports the study of dissociative recombination of H2+, Ne2+ and HCNH+ molecular ions. The molecular states and their mutual interactions (for Ne2+ + e- and HCNH+ + e- systems) are calculated by ab initio methods: CI calculations for the bound part of the energy spectrum and electron-molecule scattering within the framework of the complex Kohn variational method for the continuous part. The low-energy dynamics (H2+ et Ne2+) is then treated by the multichannel quantum defect method. Several extensions of the formalism were developed in order to take account of the “off the energy shell” effects and to explicitly include the non-adiabatic couplings of the Rydberg states open to dissociation either between them or with the ion continuum

Cette thèse consacrée à l'étude de collisions réactives dans les gaz d'intérêt énergétique a porté sur deux aspects. D'une part, la théorie du défaut quantique multi-voies (Multichannel Quantum Defect Theory : MQDT) [Giusti 1980, Nakashima 1987]a été utilisée pour étudier la recombinaison dissociative (RD), l'excitation vibrationnelle (EV) et la désexcitation vibrationnelle (dEV) de l'ion BeH+ et ses isotopomères dans leurs quatre plus bas niveaux vibrationnels initiaux (X1Σ+,v i+ =0,1,2,3). Les données moléculaires récemment calculées par nos collaborateurs [Roos 2009] ont été utilisées pour calculer les sections efficaces et taux de RD, EV et dEV en considérant les états des trois symétries moléculaires de BeH (2Π, 2Σ+ et 2∆ ). La dépendance vibrationnelle et l'effet isotopique sur les taux de processus collisionnels compétitifs ont été mis en évidence (Fig. V. 7). Une comparaison avec les résultats théoriques de Roos et al. 2009 obtenus à l'aide de la méthode des paquets d'ondes (Wave packets : WP) est effectuée. De cette comparaison, il ressort qu'il y a un bon accord entre les deux méthodes aux énergies intermédiaires. Ainsi, ce travail de thèse est en partie une extension de travail précédent de [Ross 2009]. L'approcheMQDT, capable de traiter complètement les capture temporaires d'électrons dans les éttats de Rydberg liés, ainsi que le couplage vibronique entre les voies d'ionisation, permet d'obtenir les premiers résultats (fiables) à basses énergies [Niyonzima 2013]. Ces taux de processus collisionnels sont utiles dans la modélisation du plasma de bord des machines à fusion [Celiberto 2012]. D'autres parts, nous avons fourni une formulation analytique approximative des sections efficaces de RD, EV, et dEV, utile pour la prédiction et l'interprétation des résultats du calcul numérique. Elle nous permet de comprendre les différentes interactions intramoléculaires et la sensibilité des taux de réaction par rapport aux interactions dominantes
This thesis devoted to the study of reactive collisions in gases of energetic interest concerns two aspects. Firstly, a Multichannel-Quantum-Defect-Theory-type approach [Giusti 1980, Nakashima 1987] is used in the treatment of the dissociative recombination (DR), vibrational excitation (VE), and vibrational de-excitation (VdE) of BeH+ in their four lowest vibrational states (X1Σ+,v i+ =0,1,2,3). The molecular structure data previously computed [Roos 2009] have been employed in the calculations of cross sections and rate coefficients of DR, VE and VdE including three electronic symmetries of BeH (2Π, 2Σ+ et 2∆ ). The vibrational dependence [Niyonzima 2013] and the isotopic effects in these collisional processes are highlighted – Figure (V.7) – in order to be used in the modeling of the edge fusion plasma [Celiberto 2012]. Satisfactory agreement with results computed with the wave packet method [Roos 2009] is reached at intermediate energies [Niyonzima 2013]. Thereby, this part of the thesis work extends the previous study of [Roos 2009]. The MQDT-based approach, able to fully account for the temporary captures of electrons in Rydberg bound states, as well as the vibronic coupling between ionization channels, provides the first results (reliable) at low energies [Niyonzima 2013]. Lastly, an approximate analytical formulation of DR, VE and VdE cross section for the prediction and interpretation of results of numerical calculations has been provided. This formulation is usefull in the understanding of different intramolecular interactions and explains the sensibility of rate coefficients with respect to dominant interactions

Dans le cadre du modèle monoélectronique non relativiste des sections efficaces de photoionisation à partir des états fondamentaux et excités ont été calculées pour les séquences isoélectroniques de K, Rb, Cu et Ag, en utilisant un potentiel central paramétrique. L'évolution du comportement non hydrogénoïde des sections efficaces de photoïonisation près des seuils a été étudiée le long des séries de Rydberg et des séquences isoélectroniques, en insistant plus particulièrement sur l'existence de minima et de maxima dans les courbes de sections efficaces. De plus, le comportement des différents alcalins Li-Cs et celui des quatre séquences isoélectroniques étudiées ont été respectivement comparés. La systématique des caractères nan hydrogénoïdes et leur évolution le long des séries de Rydberg et des séquences, sont analysées en utilisant une méthode nouvelle basée sur la théorie du défaut quantique. A l'aide du principe de microéversibilité des coefficients de recombinaison radiative ont été obtenus le long des séquences isoélectroniques, pour des températures relativement faibles. Des caractères non hydrogénoïdes très marqués, singuliers et inhabituels, ont été mis en évidence et soulignés, et la systématique de la recombinaison radiative le long des séquences isoélectroniques a été analysée. Les résultats obtenus aussi bien pour la photoïonisation que pour la recombinaison radiative ont été comparés avec ceux du modèle hydrogénoïde, et avec les résultats théoriques ou expérimentaux existants
In the framework of a non-relativistic single electron model, photoionisation cross sections from ground and excited n. T states have been computed for the K, Rb, Cu and Ag isoelectronic sequences, by the use of a parametric central potential. The evolution of the non-hydrogenic behaviour of photoionisation cross sections near threshold is studied along Rydberg series and along the isoelectronic sequences, and emphasis is put on the occurrence of minima and maxima in the photoïonisation cross section curves. Systematic trends along an isoelectronic sequence and in addition along the sequence of neutral alkali atoms Li through Cs, and the comparison of the behaviour along the different K, Rb, Cu and Ag isoelectronic sequences are analysed in terms of the quantum defect theory. Through the principle of the detailed balance radiative recombination rate coefficients have been obtained along the isoelectronic sequences, rather for relatively low temperatures. Markedly and peculiar non-hydrogenic features are outlined and the systematics of recombination along the isoelectronic sequences are analysed. Comparisons for bath photoïonisation and recombination results are made with mainly those of the hydrogenic model, and with other available theoretical or experimental results