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A composite conductor is composed of microscopic heterogeneities but appears as a homogeneous medium on the macroscopic scale. Describing the behavior of such materials requires the homogenization of the conduction equations which rule each of their phases. In this PhD thesis, we study a few effective laws for composite conductors in the presence of a constant magnetic field. In the first chapter, we recall a few results on electro-physics (Hall effect, magneto-resistance) and on the homogenization theory (H-convergence) as well as its extension to high-conductivity problems. In the second chapter, we study the Hall effect in two-dimensional high-contrast two-phase composites and we compare the result to the one obtained with a three-dimensional fibre-reinforced structure. The third chapter generalizes this particular case and extends the perturbation law to non-periodic cylindrical composites without any geometrical assumption on their cross section. The chapters two and three underline the gap between dimension two and dimension three in high-conductivity problems. The fourth chapter analyses the magneto-resistance in a three-dimensional composite medium and outlines a strong interaction between the direction of the magnetic field and the dissipated energy in the material; this completes a previous work on the two-dimensional case., Les conducteurs composites sont constitués d'hétérogénéités microscopiques mais apparaissent comme homogènes à l'échelle macroscopique. La description de leur comportement nécessite l'homogénéisation des équations de conduction régissant chacune de leurs phases. Cette thèse s'intéresse à certaines lois effectives pour les conducteurs composites en présence d'un champ magnétique constant. Dans le premier chapitre, on rappelle quelques résultats d'électrophysique (effet Hall, magnétorésistance) et de la théorie de l'homogénéisation (H-convergence) ainsi que son extension à des problèmes à forte conductivité. Dans le chapitre deux, on étudie l'effet Hall dans des composites bidimensionnels à deux phases très contrastées et on compare le résultat d'homogénéisation à celui obtenu avec une structure fibrée renforcée. Le troisième chapitre généralise ce cas particulier et étend la loi comportementale obtenue à des matériaux cylindriques non périodiques sans hypothèse géométrique sur leur section. Les chapitres deux et trois soulignent des différences importantes entre la dimension deux et la dimension trois au niveau des problèmes de conduction à fort contraste. Un quatrième chapitre est consacré à l'étude de la magnétorésistance en dimension trois et met en avant une forte interaction entre la direction du champ magnétique et l'énergie dissipée dans le matériau complétant ainsi un résultat antérieur en dimension deux.

The magnetoresistance of thin graphite single crystals with columnar defects has been studied. The field-periodic contribution to the magnetoresistance with a period of 7.5 T has been revealed. The atomic force microscope estimation of the columnar defect diameter shows that the period of the contribution oscillatory as a function of the flux is close to hc/e per defect. The result agrees with the measurements of Aharonov-Bohm magnetoresistance oscillations in graphene mesoscopic rings [S. Russo et al., Phys. Rev. B 77, 085413 (2008)].

This work deals with the diluted magnetic oxide Co-doped CeO2 and with cobalt nano-particles embedded in a TiO2-delta matrix. These particles are not oxidized and they show very interesting magneto-transport properties. Thin films of (Ce,Co)O2 are textured on Si and epitaxially grown on SrTiO3. For both substrates, films grown under vacuum are ferromagnetic. There is a magnetic anisotropy with an easy axis perpendicular to the film plane. Films grown or annealed under oxygen are weakly ferromagnetic but after an annealing under vacuum, the magnetization of these films increases markedly. Thus, magnetic properties of (Ce,Co2) can be manipulated reversibly by appropriate annealing treatments. These magnetic properties are not due to a ferromagnetic secondary phase such as metallic cobalt. Spectroscopic measurements show that the ferromagnetic state is correlated with a high concentration of oxygen vacancies.; Ce travail rend compte de l'étude de l'oxyde magnétique dilué CeO2 dopé au cobalt et de nano-particules de cobalt dans TiO2-delta. Cesdernières sont entièrement métalliques et présentent des propriétés de magnéto-transport intéressantes. Les couches minces de (Ce,Co)O2 sont texturées sur Si et épitaxiées sur SrTiO3. Celles élaborées sous vide sont ferromagnétiques avec une anisotropie magnétique et un axe facile perpendiculaire à la surface. Celles élaborées ou recuites sous O2 sont beaucoup plus faiblement ferromagnétiques et leur aimantation augmente fortement après un recuit sous vide. Les propriétés magnétiques des couches minces de (Ce,Co)O2 peuvent donc être manipulées réversiblement par des recuits sous atmosphère contrôlée. Le ferromagnétisme n'est pas dû à une phase secondaire comme du cobalt métallique. Des mesures spectroscopiques indiquent que l'état ferromagnétique estcorrélé à une forte concentration en lacunes d'oxygène.

This work deals with the diluted magnetic oxide Co-doped CeO2 and with cobalt nano-particles embedded in a TiO2-delta matrix. These particles are not oxidized and they show very interesting magneto-transport properties. Thin films of (Ce,Co)O2 are textured on Si and epitaxially grown on SrTiO3. For both substrates, films grown under vacuum are ferromagnetic. There is a magnetic anisotropy with an easy axis perpendicular to the film plane. Films grown or annealed under oxygen are weakly ferromagnetic but after an annealing under vacuum, the magnetization of these films increases markedly. Thus, magnetic properties of (Ce,Co2) can be manipulated reversibly by appropriate annealing treatments. These magnetic properties are not due to a ferromagnetic secondary phase such as metallic cobalt. Spectroscopic measurements show that the ferromagnetic state is correlated with a high concentration of oxygen vacancies.; Ce travail rend compte de l'étude de l'oxyde magnétique dilué CeO2 dopé au cobalt et de nano-particules de cobalt dans TiO2-delta. Cesdernières sont entièrement métalliques et présentent des propriétés de magnéto-transport intéressantes. Les couches minces de (Ce,Co)O2 sont texturées sur Si et épitaxiées sur SrTiO3. Celles élaborées sous vide sont ferromagnétiques avec une anisotropie magnétique et un axe facile perpendiculaire à la surface. Celles élaborées ou recuites sous O2 sont beaucoup plus faiblement ferromagnétiques et leur aimantation augmente fortement après un recuit sous vide. Les propriétés magnétiques des couches minces de (Ce,Co)O2 peuvent donc être manipulées réversiblement par des recuits sous atmosphère contrôlée. Le ferromagnétisme n'est pas dû à une phase secondaire comme du cobalt métallique. Des mesures spectroscopiques indiquent que l'état ferromagnétique estcorrélé à une forte concentration en lacunes d'oxygène.

Le travail présenté ici résume mes recherches entreprises depuis la fin de ma thèse en 1992. Durant ces dix années, mes travaux ont été consacrés à l'étude des phénomènes résistifs induits par des non-colinéarités du vecteur aimantation locale dans des matériaux ferromagnétiques. La plupart des effets étudiés l'ont été dans des matériaux chimiquement homogènes, à l'exception de l'effet tunnel magnétique dans les manganites. Après une première partie consacrée au résumé de mon parcours de chercheur, ce manuscrit comporte deux autres parties plus scientifiques qui correspondent aux deux grandes classes de matériaux étudiés: les métaux ferromagnétiques à bandes 3d et les oxydes magnétiques fortement polarisés en spin au niveau de Fermi. La nature du transport y est fondamentalement différente puisque dans les métaux 3d, les électrons de conduction sont délocalisés et forment des états de Bloch décrits par la théorie des bandes. Au contraire, les oxydes demi-métalliques présentent des résistivités qui, dans la majorité des cas, ne satisfont pas au critère de Ioffe-Regel, c'est à dire que le libre parcours moyen des électrons de conduction est inférieur à la distance interatomique. Le transport électronique y est beaucoup moins bien connu, et ce manuscrit développe ma vision du principe physique pertinent: la localisation des porteurs de charge par un potentiel aléatoire en partie d'origine magnétique. La deuxième partie expose donc mon travail sur la résistance dûe aux variations locales du vecteur aimantation dans des métaux et alliages magnétiques à bandes 3d. Ainsi, plusieurs entités physiques affectant l'aimantation locale seront considérées, en particulier les parois de domaines magnétiques et les ondes de spin. Les modèles ainsi que les mesures que j'ai pu effectuer sur ces systèmes seront exposés et discutés. La troisième partie concerne mes travaux sur les oxydes magnétiques. Le coeur du travail a porté sur les manganites du type La1-xCaxMnO3 dans lesquels les corrélations entre transport et aimantation peuvent être spectaculaires. Les effets de "magnétorésistance colossale" observés dans ces systèmes seront discutés en particulier en ce qui concerne la partie d'origine magnétique du phénomène. Ma vision d'une localisation électronique due à un potentiel aléatoire dont une partie dépend du magnétisme local sera exposée en détail. Enfin, l'évolution de ces travaux vers des structures de tailles submicroniques amène une nouvelle physique qui sera évoquée dans un paragraphe de prospective.

Not available, Cette thèse est consacrée à l'étude des propriétés de transport électronique de multicouches métal/silicium (métal=AU, alliage AU-SI, CU, FE) préparées par évaporation sous ultra-vide et dépôt périodique des constituants sur des substrats à température de l'azote liquide. Une nette structure multicouche a été mise en évidence par différentes techniques. Les couches individuelles sont amorphes et continues dans la gamme d'épaisseurs étudiées : SI: 14-110 A, alliage métallique AU-SI: 20 et 50 A, métaux purs (AU, CU et FE): 7-20 A. Dans cet intervalle, l'épaisseur des couches métalliques a peu d'influence sur les effets d'interférences quantiques. Les multicouches métal/silicium ont un comportement bidimensionnel lorsque l'épaisseur des couches de silicium, E#S#I, est supérieure à environ 40 A, et tridimensionnel lorsque bien que la modulation de structure demeure. La transition 2D3D semble découler du couplage entre couches métalliques à travers les couches de silicium. Pour E#S#I40 A, les résultats obtenus sont en accord avec les théories de la localisation faible bidimensionnelle et des intéractions électron-électron. La cohérence et la complémentarité des résultats de conductivité électrique et de magnéto-résistance ont permis de déterminer les mécanismes de diffusion et les temps correspondants dans les différents systèmes