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Agriculture is considered as one of the most important sectors in Tunisia on which the country's economy is predominately based. It is also important because of its contribution to food security. In the context of natural resource management, the characterization and monitoring of surface states is essential, particularly in semi-arid regions where several constraints hamper agricultural development (period of drought, conflicts over water sharing, lack of resources, overpumping of groundwater, etc.). In Tunisia, nearly 80% of available water resources are used by agriculture with limited efficiency. Here, with very limited water resources, the estimation of the surface water state is necessary to establish the appropriate decisions for a better sustainable management. In this context, remote sensing provides a fundamental database for surface observation. It is a major tool for remote sensing data acquisition.The work carried out during this thesis contributes to evaluate the potential of the new Sentinel-1 (S-1) and Sentinel-2 (S-2) satellite for the characterization of surface states, specifically soil moisture in a context of sustainable management of water and soil resources. Indeed, these new systems offer operational products with a high temporal repeatability and metric spatial resolutions allowing regular monitoring. In our context, radar data is particularly sensitive to surface conditions, specifically soil moisture, surface roughness and vegetation cover. They are unveiled as the most promising tools for accurate monitoring at the field or regional scale. This work includes two main parts that directly relate soil moisture (key variable for different processes) to irrigation first, and then to soil texture. The approach adopted combines experimental measurements with the use of different remote sensing data in synergy, modeling and mapping. The thesis is structured in three parts. The first part of this work evaluates the potential of C-band radar data for a large database. The results showed through behavioral and modeling studies that the radar signal could retrieve temporal and spatial dynamics of soil moisture on cereal plots. The second component consists of evaluating the combined use of optical and radar data in order to predict surface water conditions over vegetative cover. With a precision of about 6 vol. %, soil moisture mapping is then proposed at high spatial resolution, by inverting the Water Cloud Model (WCM), a backscattering model for vegetation cover.[...]; L'agriculture en Tunisie fait partie des secteurs importants sur lesquels reposent l'économie du pays. Elle revêt également son importance par sa contribution à la sécurité alimentaire. Dans un contexte de gestion des ressources naturelles, la caractérisation et le suivi des états de surface est indispensable, particulièrement dans les régions semi-arides où plusieurs contraintes freinent le développement agricole (période de sécheresse, conflits sur le partage des eaux, manque de ressources, surexploitations des nappes, etc.). En Tunisie, près de 80 % des ressources en eau disponibles sont utilisées par l'agriculture avec une efficacité limitée. Là, où les ressources en eau sont très limitées, l'estimation de l'état hydrique de surface est particulièrement nécessaire pour établir les décisions adéquates pour une meilleure gestion de cette ressource. Dans ce contexte, la télédétection fournit une base fondamentale de données pour l'observation de la surface et constitue un outil majeur pour l'acquisition d'informations à distance. Les travaux réalisés au cours de cette thèse sur la plaine de Kairouan, au Centre de la Tunisie et caractérisée par un climat semi aride, contribuent à l'évaluation du potentiel des nouveaux capteurs satellitaires Sentinel-1 (S-1) et Sentinel-2 (S-2) pour la caractérisation des états de surface, spécifiquement l'humidité du sol dans un contexte de gestion durable des ressources en eau et en sol. En effet, ces nouveaux systèmes offrent aujourd'hui des produits opérationnels avec une forte répétitivité temporelle et des résolutions spatiales métriques permettant un suivi régulier. Dans notre contexte, les données radars sont particulièrement sensibles aux conditions de surface, précisément à l'humidité du sol, à la rugosité de surface et à la végétation. Ils se dévoilent comme les outils les plus prometteurs pour un suivi précis à l'échelle de la parcelle ou régionale. Ce travail comprend deux principales parties qui relient directement l'humidité du sol (variable clé pour différents processus) à l'irrigation dans un premier temps, puis à la texture du sol. L'approche adoptée combine les mesures expérimentales à l'utilisation de données de la télédétection multi-capteurs en synergie, ainsi à la modélisation et à la cartographie. La thèse se structure en trois volets. Le premier volet de ce travail évalue le potentiel des données radars en bande C pour une large base de données. Les résultats ont montré à travers des études du comportement et de modélisation que le signal radar permet de suivre la dynamique temporelle et spatiale de l'humidité du sol sur des parcelles de céréales. Le second volet, consiste à évaluer l'utilisation conjointe de données optiques et radars afin de pouvoir prédire l'état hydrique de surface sur une couverture végétale.[...]

Agriculture is considered as one of the most important sectors in Tunisia on which the country's economy is predominately based. It is also important because of its contribution to food security. In the context of natural resource management, the characterization and monitoring of surface states is essential, particularly in semi-arid regions where several constraints hamper agricultural development (period of drought, conflicts over water sharing, lack of resources, overpumping of groundwater, etc.). In Tunisia, nearly 80% of available water resources are used by agriculture with limited efficiency. Here, with very limited water resources, the estimation of the surface water state is necessary to establish the appropriate decisions for a better sustainable management. In this context, remote sensing provides a fundamental database for surface observation. It is a major tool for remote sensing data acquisition.The work carried out during this thesis contributes to evaluate the potential of the new Sentinel-1 (S-1) and Sentinel-2 (S-2) satellite for the characterization of surface states, specifically soil moisture in a context of sustainable management of water and soil resources. Indeed, these new systems offer operational products with a high temporal repeatability and metric spatial resolutions allowing regular monitoring. In our context, radar data is particularly sensitive to surface conditions, specifically soil moisture, surface roughness and vegetation cover. They are unveiled as the most promising tools for accurate monitoring at the field or regional scale. This work includes two main parts that directly relate soil moisture (key variable for different processes) to irrigation first, and then to soil texture. The approach adopted combines experimental measurements with the use of different remote sensing data in synergy, modeling and mapping. The thesis is structured in three parts. The first part of this work evaluates the potential of C-band radar data for a large database. The results showed through behavioral and modeling studies that the radar signal could retrieve temporal and spatial dynamics of soil moisture on cereal plots. The second component consists of evaluating the combined use of optical and radar data in order to predict surface water conditions over vegetative cover. With a precision of about 6 vol. %, soil moisture mapping is then proposed at high spatial resolution, by inverting the Water Cloud Model (WCM), a backscattering model for vegetation cover.[...]; L'agriculture en Tunisie fait partie des secteurs importants sur lesquels reposent l'économie du pays. Elle revêt également son importance par sa contribution à la sécurité alimentaire. Dans un contexte de gestion des ressources naturelles, la caractérisation et le suivi des états de surface est indispensable, particulièrement dans les régions semi-arides où plusieurs contraintes freinent le développement agricole (période de sécheresse, conflits sur le partage des eaux, manque de ressources, surexploitations des nappes, etc.). En Tunisie, près de 80 % des ressources en eau disponibles sont utilisées par l'agriculture avec une efficacité limitée. Là, où les ressources en eau sont très limitées, l'estimation de l'état hydrique de surface est particulièrement nécessaire pour établir les décisions adéquates pour une meilleure gestion de cette ressource. Dans ce contexte, la télédétection fournit une base fondamentale de données pour l'observation de la surface et constitue un outil majeur pour l'acquisition d'informations à distance. Les travaux réalisés au cours de cette thèse sur la plaine de Kairouan, au Centre de la Tunisie et caractérisée par un climat semi aride, contribuent à l'évaluation du potentiel des nouveaux capteurs satellitaires Sentinel-1 (S-1) et Sentinel-2 (S-2) pour la caractérisation des états de surface, spécifiquement l'humidité du sol dans un contexte de gestion durable des ressources en eau et en sol. En effet, ces nouveaux systèmes offrent aujourd'hui des produits opérationnels avec une forte répétitivité temporelle et des résolutions spatiales métriques permettant un suivi régulier. Dans notre contexte, les données radars sont particulièrement sensibles aux conditions de surface, précisément à l'humidité du sol, à la rugosité de surface et à la végétation. Ils se dévoilent comme les outils les plus prometteurs pour un suivi précis à l'échelle de la parcelle ou régionale. Ce travail comprend deux principales parties qui relient directement l'humidité du sol (variable clé pour différents processus) à l'irrigation dans un premier temps, puis à la texture du sol. L'approche adoptée combine les mesures expérimentales à l'utilisation de données de la télédétection multi-capteurs en synergie, ainsi à la modélisation et à la cartographie. La thèse se structure en trois volets. Le premier volet de ce travail évalue le potentiel des données radars en bande C pour une large base de données. Les résultats ont montré à travers des études du comportement et de modélisation que le signal radar permet de suivre la dynamique temporelle et spatiale de l'humidité du sol sur des parcelles de céréales. Le second volet, consiste à évaluer l'utilisation conjointe de données optiques et radars afin de pouvoir prédire l'état hydrique de surface sur une couverture végétale.[...]

L’étude de l’érosion est une nécessité pour le Vietnam, comme pour tous les pays. Indépendamment des facteurs physiques (climat, topographie et caractéristiques du sol), les pratiques culturales et la sylviculture sont importantes dans le processus. Ceci explique en partie, les différences qui existent entre les taux d’érosion estimés dans le district de Doan Hung. La croissance démographique et économique a poussé les hommes à étendre le défrichement des terres fragiles, comme les terres de pente, pour compenser la réduction des terres cultivables. Ces pratiques sont hautement érosives et alimentent la spirale de la dégradation des sols et des eaux au Vietnam, dont 75 % sont montagneux. Situé en bordure du croissant de hautes terres qui encadrent le delta du fleuve Rouge, le district de Doan Hung est en majeure partie montagneux et forestier.Le but de l’étude était de réaliser différentes cartes : pentes, usages des sols, risques d’érosion. Ces documents sont un préalable à la protection environnementale et à la planification de l’utilisation durable des sols. À partir de l’étude des états de surface des sols sous différents usages, des estimations de l’érosion spécifique ont été effectuées dans un bassin-versant expérimental supposé représentatif de la zone d’étude. Les pratiques d’exploitation de bois dans le bassin versant sont aussi évaluées en terme de risques d’érosion. La validation de la méthode des états de surface par la comparaison avec les mesures des stations hydrologiques n’est pas satisfaisante. Cependant la méthode des états de surface permet d’estimer les taux d’érosion dans le compartiment amont de la catena (zone de départ) et convient donc très bien à évaluer les risques d’érosion.Les taux d’érosion sont en général assez bas sur la carte :- très faibles sous forêt secondaire dense et cultures en terrasses (

During my PhD studies I focused on the relativistic properties of threedimensional topological materials, namely Weyl semimetals and topological insulators. After introducing surface states and topological materials I discuss their covariance in trigonometric and hyperbolic rotations. These transformations help to solve the equations of motion of an electron in a magnetic field or at the surface with an applied electric field or with a tilt in the band dispersion. In a first place, I illustrate these transformations for the magneto-optical response of tilted Weyl semimetals. This work is related to my collaboration with experimentalists at LNCMI, Grenoble for characterizing the band structure of Cd₃As₂ where we show that this material is a Kane semi-metal instead of a Dirac semi-metal in the experimentally accessible range of chemical doping. The other part of this thesis is concerned with the surface states of topological insulators. I show that massive surface states can also exist in addition to the chiral surface state due to band inversion. Such states may have already been observed in ARPES measurement of oxidized Bi₂Se₃ and Bi₂Te₃ and in transport measurement of strained bulk HgTe. I show the work we performed with experimentalists at LPA, Paris on the behavior of HgTe surface states for strong field effects. Finally, I discuss the states at the interface of a Weyl semimetal and a small gap insulator. In this situation, an applied magnetic field or the tilt of the band dispersion can strongly affect the observed surface states., Dans cette thèse je me suis intéressé au caractère relativiste de matériaux topologiques tridimensionnels : les semi-métaux de Weyl et les isolants topologiques. Après une introduction aux états de surfaces et aux matériaux topologiques, je discute leurs propriétés de covariance sous les rotations trigonométriques et hyperboliques. Ces transformations me permettent de traiter les équations du mouvement d'un électron dans un champ magnétique ou à la surface, sous l'influence d'un champ électrique ou d'une inclinaison de la relation de dispersion. En première partie, je l'illustre dans le cas de la réponse magnéto-optique des semi-métaux de Weyl, en présence d'une inclinaison. Ces calculs sont en lien avec ma collaboration avec les expérimentateurs du LNCMI à Grenoble pour la caractérisation de la structure de bande de Cd₃As₂ où l'on montre que ce matériau est un semi-métal de Kane et non un semi-métal de Dirac dans la gamme de potentiels chimiques expérimentalement accessible. L'autre partie de cette thèse porte sur les états de surface des isolants topologiques où l'on montre qu'il existe des états de surface massifs au-delà de l'état de surface chiral. Ces états semblent avoir été observés par des études en ARPES d'échantillons de Bi₂Se₃ et Bi₂Te₃ oxydés et par des mesures de transport sur HgTe déformé. J'ai ainsi eu l'occasion de travailler avec les expérimentateurs du LPA à Paris sur le comportement des états de surface de HgTe sous forts effets de champ. Je termine par une discussion des états à l'interface entre un semi-métal de Weyl et un isolant dans le cas où le gap de ce dernier est suffisamment petit pour observer l'effet d'un champ magnétique et d'une inclinaison de la relation de dispersion sur les états de surface.

In winter maintenance, forecasting the infrastructure surface status is mandatory, to allow anticipation, better coordination and efficiency of services. The majority of countries have forecast models of the infrastructure surface temperature and especially roads one (RST). The complexity of these decision tools is growing, to best serve the users and managers. The urban microclimate influences the surface energy balance according to various processes: radiative, aerodynamic and hydrologic. However, other anthropogenic physical processes influence this RST, such as traffic. Studies have been carried out in the past about the traffic heat input in the town heat balance. These were conducted on the summer periods and associated urban heat islands. However, in case of traffic in adverse winter conditions, these energy contributions were marginally integrated into the modeling of the road surface parameters. The absence of this traffic's contribution in the surface energy balance modeling explains, to a given limit, the imperfect forecasting of road surface status. The literature identifies several studies conducted to identify and to quantify these effects of traffic. They have insufficiently or not treated the loss or gain on energy caused by circulating vehicles on the surface energy balance, or on modeling the RST. In this study, two approaches have been proposed to parameterize the traffic in the Town Energy Balance (TEB) numerical model, this first one being overall and the second one detailed. Their comparative analysis indicates that the second significantly improved the results of the RST modeling. The traffic heat inputs increased RST by 2 to 4°C, results being then closer to experimental measurements (average difference of 0.5 to 1°C). It is the result of the cumulative effect of the various traffic physical processes, and varies according to its parameters (density, vehicle velocity, fluidity, etc.). A sensitivity analysis was conducted to assess the physical processes responsible for the improvement of the RST. The results indicate that the turbulent effect, the radiative heat flux and flux density due to tires friction represent the greatest contribution to RST increase. Nevertheless the energy contribution of each of these processes depends both traffic parameters and weather conditions. This study also presented a preliminary analysis of the influence of a water layer over the surface on the RST. The latter decreases as a function of the thickness of the water layer. Anthropogenic factors such as traffic and the addition of de-icing products into the water layer present on the surface are described and discussed, and a parameterization proposed as a perspective.; En viabilité hivernale, la prévision de l'état de surface des infrastructures s'avère indispensable, et permet une anticipation, une meilleure coordination et une efficacité d'intervention des services d'exploitation. La majorité des pays dispose de modèles de prévision de la température de surface d'infrastructures et des routes en particulier (TSR). La complexité de ces outils d'aide à la décision est croissante, pour servir au mieux les usagers et l'exploitant. Le microclimat urbain influence le bilan énergétique de surface selon différents processus : radiatifs, aérodynamiques et hydrologiques. Néanmoins, d'autres processus physiques anthropiques influencent cette TSR, tel que le trafic. Des travaux ont été menés par le passé concernant l'apport énergétique du trafic dans le bilan thermique de la ville. Celui-ci a fait l'objet d'études sur les périodes estivales et les îlots de chaleur urbains associés. Cependant, dans les cas de dégradations des conditions hivernales de circulation, ces apports énergétiques ont été intégrés de façon marginale dans la modélisation des paramètres de surface de la route. L'absence de cette contribution du trafic dans la modélisation du bilan énergétique de surface explique, dans une certaine limite, la prévision imparfaite de l'état de surface de la route. La bibliographie recense plusieurs études conduites afin d'identifier et de quantifier ces effets du trafic. Elles n'ont pas ou peu traité la perte ou le gain d'énergie causé par le passage des véhicules sur le bilan énergétique de surface, ou sur la modélisation de la TSR. Dans la présente étude, deux approches ont été proposées pour paramétrer le trafic dans le modèle numérique Town Energy Balance (TEB), l'une globale et la seconde détaillée. Leur analyse comparée indique que la seconde a significativement amélioré les résultats de la modélisation de la TSR. Les apports thermiques du trafic ont augmenté la TSR de 2 à 4°C pour la rapprocher des mesures expérimentales (écart de 0.5 à 1°C en moyenne). Elle est le résultat de l'effet cumulatif des différents processus physiques associés au trafic, et varie en fonction des ses paramètres (densité, vitesse de circulation, fluidité, etc.). Une étude de sensibilité a été menée afin d'apprécier les processus physiques responsables de l'amélioration de la TSR. Les résultats indiquent que l'effet turbulent, la densité de flux radiatif ainsi que la densité de flux due aux frottements des pneumatiques contribuent le plus à l'augmentation la TSR. Néanmoins la contribution énergétique de chacun de ces processus dépend à la fois des paramètres du trafic et des conditions météorologiques. Cette étude a présenté également une analyse préliminaire de l'influence de la lame d'eau présente en surface sur la TSR. Cette dernière décroit en fonction de l'épaisseur de la lame d'eau. Les facteurs anthropiques tels que le trafic et l'adjonction de fondants routiers sur la lame d'eau présente en surface sont décrits et discutés, et une paramétrisation proposée en perspectives.

This thesis is devoted to the electronic properties of low-dimensional systems based on metal and semiconducting materials. The first part deals with the Shockley state confinement in Ag(111) nanostructures, by means of very-low temperature (5 K) STM/STS measurements. We study the electronic structure and spatial distribution of the confined modes. Then the discrete nature of the electronic spectrum allows one to yield the quasiparticule lifetime. A Fermi-liquid behaviour is evidenced and we show that the dominant decay mechanism is attributed to the electron-phonon coupling. The extrinsic contribution arising from the partial confinement of the electronic wave is obtained as well. A scaling law with the nanostructure width is demonstrated, from which we deduce a higher reflection amplitude than in monoatomic islands. In the second part of the thesis, we study semiconducting ultra-thin films produced by alkali (K, Rb, Cs) deposition on the Si(111):B-[root of]3 surface. This work solves the controversy concerning the ground state of this system, and especially the nature of the 2[root of]3 surface recontruction obtained at saturation coverage. Prior understanding of the crystallographic structure allows to elucidate the electronic properties. We show that a one-electron picture, leading to a band insulator scenario, gives a good description of the system, in spite of strong polaronic effects. This conclusion results from an in-depth, combined study of complementary techniques (LEED, ARPES, XPS, STM/STS and DFT calculations).; Cette thèse présente une étude des propriétés électroniques de systèmes de basse dimension à base de métaux et de semiconducteurs. La première partie de l'étude traite le confinement de l'état de Shockley dans des nanostructures tridimensionnelles d'Ag(111), par des mesures STM/STS à très basse température (5 K). Nous avons d'abord analysé en détail la structure en énergie et la distribution spatiale des modes confinés. Nous avons ensuite mis à profit la nature discrète du spectre en énergie pour étudier le temps de vie des quasiparticules. Un comportement typique de liquide de Fermi est mis en évidence, et nous montrons que le mécanisme de diffusion dominant est associé au couplage électron-phonon. La contribution extrinsèque provenant du confinement partiel de l'onde électronique a également été obtenue. Une loi d'échelle est observée avec la taille des nanostructures, ce qui permet d'extraire un coefficient de réflexion plus important que dans de simples ilôts monoatomiques. La seconde partie de l'étude est consacrée aux couches ultra-minces semiconductrices obtenues par dépôts d'alcalins (K, Rb, Cs) sur la surface Si(111):B-[racine]3. Ce travail résout la controverse concernant la nature de l'état fondamental de ce système, et notamment l'origine de la reconstruction 2[racine]3 obtenue à la saturation du taux de couverture. La compréhension en amont de la structure cristallographique permet d'élucider les propriétés électroniques. Nous montrons qu'une approche à un électron, conduisant à un isolant de bandes, décrit le système de manière convaincante, malgré l'indication de forts effets polaroniques. Ce résultat est le fruit d'une étude approfondie combinant des techniques diverses et complémentaires (LEED, ARPES, XPS, STM/STS et calcul DFT)

This thesis is devoted to the electronic properties of low-dimensional systems based on metal and semiconducting materials. The first part deals with the Shockley state confinement in Ag(111) nanostructures, by means of very-low temperature (5 K) STM/STS measurements. We study the electronic structure and spatial distribution of the confined modes. Then the discrete nature of the electronic spectrum allows one to yield the quasiparticule lifetime. A Fermi-liquid behaviour is evidenced and we show that the dominant decay mechanism is attributed to the electron-phonon coupling. The extrinsic contribution arising from the partial confinement of the electronic wave is obtained as well. A scaling law with the nanostructure width is demonstrated, from which we deduce a higher reflection amplitude than in monoatomic islands. In the second part of the thesis, we study semiconducting ultra-thin films produced by alkali (K, Rb, Cs) deposition on the Si(111):B-[root of]3 surface. This work solves the controversy concerning the ground state of this system, and especially the nature of the 2[root of]3 surface recontruction obtained at saturation coverage. Prior understanding of the crystallographic structure allows to elucidate the electronic properties. We show that a one-electron picture, leading to a band insulator scenario, gives a good description of the system, in spite of strong polaronic effects. This conclusion results from an in-depth, combined study of complementary techniques (LEED, ARPES, XPS, STM/STS and DFT calculations)., Cette thèse présente une étude des propriétés électroniques de systèmes de basse dimension à base de métaux et de semiconducteurs. La première partie de l'étude traite le confinement de l'état de Shockley dans des nanostructures tridimensionnelles d'Ag(111), par des mesures STM/STS à très basse température (5 K). Nous avons d'abord analysé en détail la structure en énergie et la distribution spatiale des modes confinés. Nous avons ensuite mis à profit la nature discrète du spectre en énergie pour étudier le temps de vie des quasiparticules. Un comportement typique de liquide de Fermi est mis en évidence, et nous montrons que le mécanisme de diffusion dominant est associé au couplage électron-phonon. La contribution extrinsèque provenant du confinement partiel de l'onde électronique a également été obtenue. Une loi d'échelle est observée avec la taille des nanostructures, ce qui permet d'extraire un coefficient de réflexion plus important que dans de simples ilôts monoatomiques. La seconde partie de l'étude est consacrée aux couches ultra-minces semiconductrices obtenues par dépôts d'alcalins (K, Rb, Cs) sur la surface Si(111):B-[racine]3. Ce travail résout la controverse concernant la nature de l'état fondamental de ce système, et notamment l'origine de la reconstruction 2[racine]3 obtenue à la saturation du taux de couverture. La compréhension en amont de la structure cristallographique permet d'élucider les propriétés électroniques. Nous montrons qu'une approche à un électron, conduisant à un isolant de bandes, décrit le système de manière convaincante, malgré l'indication de forts effets polaroniques. Ce résultat est le fruit d'une étude approfondie combinant des techniques diverses et complémentaires (LEED, ARPES, XPS, STM/STS et calcul DFT)

Titanium oxide (Ti02) thin films are widely used as self-cleaning materials. lndeed, two phenomenons can be induced by UV exposure of such layers: catalysis and super-hydrophilicity. This latter is defined by the decrease of the contact angle of a water droplet under UV exposure. This work connects the photo-induced super-hydrophilicity and the semi-conducting behaviour of Ti02 layers. The impedance study of two layers having the same physico-chemical characteristics but one being super-hydrophilic under UV exposure and the other not, highlighted some surface states (i.e. states of energy located in the gap) specific to super-hydrophilic layers. Due to Fermi level pinning on the surface states, a potential difference appears in the double layer after UV exposure. The decrease of the contact angle observed under UV exposure can now be explained by the electro-wetting theory. The Fermi level pinning on the surface states adds an electrostatic contribution to the surface free energy of the Ti02 film. The chemical nature of the surface states is still a matter of discussion, but they are consistent with the mechanism of the photo-induced super-hydrophilicity implying the creation under UV exposure of oxygen vacancies.; Les couches d'oxyde de titane (Ti02) sont largement utilisées pour la préparation de matériaux auto-nettoyants. En effet, ce semi-conducteur présente deux propriétés photo-induites : la catalyse et la super-hydrophilie. Cette dernière propriété est définie comme la diminution sous exposition UV de l'angle de contact d'une goutte d'eau déposée à la surface du Ti02. Ce travail a fait le lien entre l'apparition de la super-hydrophilie photo-induite et les propriétés semi-conductrices des couches de Ti02. La caractérisation par impédancemétrie de deux couches ayant des propriétés physico-chimiques identiques mais l'une étant super-hydrophile sous exposition UV et l'autre non, a mis en en évidence la présence d'états de surface (c'est-à-dire des états d'énergie situés dans le gap) spécifiques aux couches super-hydrophiles. Ceux-ci sont responsables de l'ancrage du niveau de Fermi suite à l'exposition UV. Une différence de potentiel apparaît alors dans la double couche, et la diminution d'angle de contact observée sous exposition UV peut être modélisée par la théorie de l'électro-mouillage. Une contribution de nature électro-statique est apportée à l'énergie de surface du fait de l'ancrage du niveau de Fermi dans les états de surface. La nature de ces états de surface n'a pu être déterminée d'un point de vue chimique, mais elle est cohérente avec le mécanisme de la super-hydrophilie photo-induite impliquant des lacunes d'oxygène photo-générés.

La jonction semiconducteur/électrolyte est un système permettant de détecter aisément les processus d'injection de charges associées à des espèces chimiques en liaison avec le réseau cristallin. Ces phénomènes interviennent lors de réactions électrochimiques très diverses, comme les réactions de réduction multiélectroniques (oxygène, eau oxygénée) ou d'oxydation (décomposition des matériaux). Dans cet article, une comparaison entre InP et GaAs permet de discuter, dans le processus global, du rôle des intermédiaires réactionnels et des films de surface.

On étudie dans cet article le photovoltage de surface obtenu par éclairement avec des photons d'énergie supérieure au gap du semiconducteur. Après avoir présenté les modèles théoriques, on calcule le photovoltage basé sur ces modèles et détermine, pour quelques cas typiques, l'évolution du photovoltage avec le taux d'injection. On analyse ensuite les résultats expérimentaux que nous avons obtenus par des mesures électriques directes (différence de potentiel de contact) du photovoltage de surface clivée de quelques semiconducteurs III-V. On montre que, moyennant quelques hypothèses simplificatrices raisonnables et des modélisations simples, on peut, à partir des courbes de photovoltage déduie des positions de l'ancrage du niveau de Fermi et des caractéristiques des états de surface.

The processes of the electrochemical oxidation for different semiconductors are investigated in the details, owing to a new experimental approach of the problems of the depth of localization, the origin of a builtin electric charge in an oxide formed from a semiconductor at an insulator-semiconductor interface, and the origin of surface states at the same interface. Field effect experiments (C, ΔC, σ □ , Δσ □ , j, Δj∼f(φ, t)) were carried out with semiconductors selected form groups A 4 (Si, Ge with surfaces (100) and (111)) and A 3 B 5 (InP, InAs, InSb; GaN, GaP, GaPs, GaSb) with surfaces (111)-A 3 and (111)-B 5 in several aqueous electrolytes, pure or contaminated by different metals (Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Fe, Co, Ni, etc...). The results allow to establish the main rules governing the systematic variations of a double electrical layer at the interface with regard to structural, physical and chemical properties of the semiconductor and its own oxide Les resultats des experiences indiquent la formation d'une couche electrique specifique a la premiere etape de formation de l'interface, dont la grandeur algebrique depend des proprietes cristallographiques, physiques et chimiques de la surface etudiee. Dans des conditions identiques, sur le systeme electrolyte-oxyde propre-semiconducteur, on a reussi a mettre en evidence les regles de variation de la double couche electrique a l'interface pour les semiconducteurs des groupes A 4 , InB 5 et GaB 5 pour diverses surfaces cristallographiques et en etudiant aussi l'adsorption de metaux lourds (Cu, Ag, Au, Fe, Co, Ni, Pt, etc.). Quelques-unes de ces regles s'observent aussi systematiquement pour l'interface oxyde propre thermique-silicium, ce qui souligne la nature generale de l'interface formee par oxydation du semiconducteur

L'étude de la fiabilité de MESFET GaAs passivés avec une couche de silice nous a permis de mettre en évidence un phénomène parasite associé aux dégradations des performances hyperfréquences. Ce phénomène apparaît sur le réseau de caractéristiques IDS(VDS) sous la forme d'un coude du courant en régime de saturation. Ce phénomène s'accentue avec le vieillissement du transistor et nous montrons qu'il peut être lié au comportement de la surface de GaAs. Une simulation numérique nous a permis d'interpréter ce phénomène par la présence d'états de surface dans les zones d'accès de ces transistors.

Ce travail concerne l'étude expérimentale des réactions de transfert de charges à l'interface électrode semiconductrice électrolyte aqueux. La voltamétrie cyclique dans le noir et sous éclairement a permis d'étudier les réactions d'oxydoréduction des anions complexes Fe(CN)3-/4-6 et Co(CN)3-/4-6 sur les électrodes de tellurure de zinc et de cadmium. Fe(CN)3-6 se comporte comme un injecteur de trous et Co(CN)3-6 comme capteur d'électrons. Au-delà d'une concentration de 10 -2 M, l'étape déterminant la vitesse de la réaction de transfert de charges est la transition électronique entre la bande de valence ou la bande de conduction et les états en surface. Ce processus permet d'expliquer les faibles rendements obtenus sur les électrodes de CdTe en conversion de l'énergie solaire.

Nous savons que les équations de Fresnel appliquées à des dioptres supposés, parfaitement plans et homogènes, ne permettent pas de rendre compte des courbes de réflexion spéculaire fournies par des échantillons massifs ou en couche mince. Nos considérations sur divers processus de diffusion élastique ou inélastique, montrent que seule la diffusion élastique introduite par les irrégularités ou inhomogénéités de surface est importante pour l'analyse de ces courbes. Nous proposons quelques modèles de rugosité et en précisons les domaines de validité aussi bien pour la réflexion spéculaire, que pour la réflexion diffuse (suivant la loi des réseaux). Ces modèles sont comparés avec les courbes expérimentales obtenues sur des échantillons massifs de titane, de silicium et de germanium, avec les rayonnements Kα 1 du cuivre ou du chrome.

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