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A novel X-ray scattering technique and a dedicated apparatus have been conceived and realized at the optics beamline BM5 at the ESRF. The apparatus permits to study the surface roughness in-situ and in real time via grazing incidence X-ray scattering. Theinteraction of X-rays with the surface was analyzed in the framework of the first order scalar perturbation theory expressing the surface's attributes through the power spectral density function. Information on the rms roughness, the correlation length, the roughness conformity and the scaling exponents characterizing the synthesis process could be extracted. The potential of the method was demonstrated in two particular cases: thin film deposition by magnetron sputtering and surface etching by ion beam bombardment.Finally, the experimental results obtained were discussed in the light of the present models of film growth and ion interaction with solids., Une nouvelle technique basée sur la diffusion des rayons X et un montage adapté ont été conçus et implémentés sur la ligne de lumière BM5 de l'ESRF. L'instrument permet l'étude in situ et en temps réel e la rugosité d'une surface par diffusion en incidence rasante. L'interaction des rayons X avec la surface, analysée dans le cadre de la théorie des perturbations scalaire du premier ordre, permet d'exprimer les paramètres caractérisant une surface par sa densité spectrale de puissance. En final les valeurs de rugosité, de longueur de corrélation, de conformité de la rugosité, et les exposants propres aux processus de synthèse ont été obtenus.Les potentiels d'un tel instrument ont été vérifiés dans deux cas particuliers: le dépôt de couches minces par pulvérisation magnétron et le décapage par bombardement ionique. Les résultats expérimentaux obtenus ont été discutés par rapport aux modèles actuels décrivant la croissance des films minces et l'interaction des ions avec un solide.

This thesis deals with the dynamics of a thin liquid film falling down a heated plate. The heating yields surface tension gradients that induce thermocapillary stresses on the free surface, thus affecting the stability and the evolution of the film. Accounting for the coherence of the flow due to viscosity, two main approaches that reduce the dimensionality of the original problem are usually considered depending on the flow rate (as measured by the Reynolds number): the `long wave' asymptotic expansion for small Reynolds numbers and the `integral boundary layer' approximation for moderate Reynolds numbers. The former suffers from singularities and the latter from incorrectness of the instability threshold for the occurrence of hydrodynamic waves. Thus, the aim of this thesis is twofold: in a first part, we define quantitatively the validity of the `long wave' evolution equation (Benney equation) for the film thickness h including the thermocapillary effect; and in a second part, we improve the `integral boundary layer' approach by combining a gradient expansion to a weighted residual method. In the first part, we further investigate the Benney equation in its validity domain in the case of periodically inhomogeneous heating in the streamwise direction. It induces steady-state deformations of the free surface with increased transfer rate in regions where the film is thinner, and also in average. The inhomogeneities of the heating also modify the nature of travelling wave solutions at moderate temperature gradients and allows for suppressing wave motion at larger ones. Moreover, large temperature gradients (for instance positive ones) in the streamwise direction produce large local film thickening that may in turn become unstable with respect to transverse disturbances such that the flow may organize in rivulet-like structures. The mechanism of such instability is elucidated via an energy analysis. The main features of the rivulet pattern are described experimentally and recovered by direct numerical simulations. In the second part, various models are obtained, which are valid for larger Reynolds numbers than the Benney equation and account for second-order viscous and inertial effects. We then elaborate a strategy to select the optimal model in terms of linear stability properties and existence of nonlinear solutions (solitary waves), for the widest possible range of parameters. This model -- called reduced model -- is a system of three coupled evolution equations for the local film thickness h, the local flow rate q and the surface temperature Ts. Solutions of this model indicate that the interaction of the hydrodynamic and thermocapillary modes is non-trivial, especially in the region of large-amplitude solitary waves. Finally, the three-dimensional evolution of the solutions of the reduced model in the presence of periodic forcing and noise compares favourably with available experimental data in isothermal conditions and with direct numerical simulations in non-isothermal conditions. ------------------------------------------------ Cette thèse analyse la dynamique d'un film mince s'écoulant le long d'une paroi chauffée. Le chauffage crée des gradients de tension superficielle qui induisent des tensions thermocapillaires à la surface libre, altérant ainsi la stabilité et l'évolution du film. Grâce à la cohérence de l'écoulement assurée par la viscosité, deux approches permettant de réduire la dimensionnalité du problème original sont habituellement considérées suivant le débit (mesuré par le nombre de Reynolds): l'approximation asymptotique dite `longues ondes' pour les faibles nombres de Reynolds et l'approximation `intégrale couche limite' pour les nombres de Reynolds modérés. Cependant, la première approximation souffre de singularités et la dernière de prédictions imprécises du seuil de stabilité des ondes hydrodynamiques à la surface du film. Le but de cette thèse est donc double: dans une première partie, il s'agit de déterminer, de manière quantitative, la validité de l'équation d'évolution `longues ondes' (ou équation de Benney) pour l'épaisseur du film h, en y incluant l'effet thermocapillaire; et dans une seconde partie, il s'agit d'améliorer l'approche `intégrale couche limite' en combinant un développement en gradients avec une méthode aux résidus pondérés. Dans la première partie, nous étudions l'équation de Benney, dans son domaine de validité, dans le cas d'un chauffage inhomogène et périodique dans la direction de l'écoulement. Cela induit des déformations permanentes de la surface libre avec un accroissement du transfert de chaleur dans les régions où le film est plus mince, mais aussi en moyenne. Un chauffage inhomogène modifie également la nature des solutions d'ondes progressives pour des gradients de températures modérés et conduit même à leur suppression pour des gradients de températures plus importants. De plus, ceux-ci, lorsqu'ils sont par exemple positifs le long de l'écoulement, produisent des épaississements localisés du film qui peuvent à leur tour devenir instables par rapport à des perturbations suivant la direction transverse à l'écoulement. Ce dernier s'organise alors sous forme d'une structure en rivulets. Le mécanisme de cette instabilité est élucidé via une analyse énergétique des perturbations. Les principales caractéristiques des structures en rivulets sont décrites expérimentalement et retrouvées par l'intermédiaire de simulations numériques. Dans la seconde partie, nous dérivons une famille de modèles valables pour des nombres de Reynolds plus grands que l'équation de Benney, qui prennent en compte les effets visqueux et inertiels du second ordre. Nous élaborons ensuite une stratégie pour sélectionner le modèle optimal en fonction de ses propriétés de stabilité linéaire et de l'existence de solutions non-linéaires (ondes solitaires), et ce pour la gamme de paramètres la plus large possible. Ce modèle -- appelé modèle réduit -- est un système de trois équations d'évolution couplées pour l'épaisseur locale de film h, le débit local q et la température de surface Ts. Les solutions de ce modèle indiquent que l'interaction des modes hydrodynamiques et thermocapillaires n'est pas triviale, spécialement dans le domaine des ondes solitaires de grande amplitude. Finalement, l'évolution tri-dimensionnelle des solutions du modèle réduit en présence d'un forçage périodique ou d'un bruit se compare favorablement aux données expérimentales disponibles en conditions isothermes, ainsi qu'aux simulations numériques directes en conditions non-isothermes, Doctorat en sciences appliquées, info:eu-repo/semantics/published

The sol-gel process allows the easy deposition of hybrid organic-inorganic thin films. Mechanical properties of these hybrids do not depend only on the initial composition but also on the strength of the interactions at the interface between both organic and inorganiccomponents. The present work validates nanoindentation measurements to evaluate reproducibly Young modulus and universal hardness on SiO2-PMMA based hybrid thin films by using specific indentation procedures in order to limit the time dependence of the response. We also studied the influence of the morphology of these nanocomposites on the mechanical properties measured by nanoindentation. At first, we modified the strength of the interactions between organic and inorganic components (weak or strong interactions) ; then, we modified the size of the hybrid interface by changing the inorganic component (sol-gel silica or nanoparticles).; Le procédé sol-gel permet l'élaboration aisée de films minces hybrides organiquesinorganiques. Les propriétés mécaniques des matériaux hybrides étudiés sont fixées d'une part par la composition du revêtement et d'autre part par la nature de l'interface entre les composantes organique et inorganique.Cette étude a permis de valider la reproductibilité des mesures de module d'élasticité et de dureté effectuées par nanoindentation sur des matériaux hybrides PMMA–SiO2 par un contrôle efficace des phénomènes viscoélastiques induits par la présence du polymère.Nous avons également étudié l'influence de la morphologie du matériau (c'est-à-dire le rôle de l'interface hybride) sur la réponse mécanique obtenue par nanoindentation ; pour cela, nous avons modifié la nature des interactions établies entre les composantes organique et inorganique. Puis, nous avons modifié la taille de l'interface en modifiant la nature de la composante inorganique.

The sol-gel process allows the easy deposition of hybrid organic-inorganic thin films. Mechanical properties of these hybrids do not depend only on the initial composition but also on the strength of the interactions at the interface between both organic and inorganiccomponents. The present work validates nanoindentation measurements to evaluate reproducibly Young modulus and universal hardness on SiO2-PMMA based hybrid thin films by using specific indentation procedures in order to limit the time dependence of the response. We also studied the influence of the morphology of these nanocomposites on the mechanical properties measured by nanoindentation. At first, we modified the strength of the interactions between organic and inorganic components (weak or strong interactions) ; then, we modified the size of the hybrid interface by changing the inorganic component (sol-gel silica or nanoparticles).; Le procédé sol-gel permet l'élaboration aisée de films minces hybrides organiquesinorganiques. Les propriétés mécaniques des matériaux hybrides étudiés sont fixées d'une part par la composition du revêtement et d'autre part par la nature de l'interface entre les composantes organique et inorganique.Cette étude a permis de valider la reproductibilité des mesures de module d'élasticité et de dureté effectuées par nanoindentation sur des matériaux hybrides PMMA–SiO2 par un contrôle efficace des phénomènes viscoélastiques induits par la présence du polymère.Nous avons également étudié l'influence de la morphologie du matériau (c'est-à-dire le rôle de l'interface hybride) sur la réponse mécanique obtenue par nanoindentation ; pour cela, nous avons modifié la nature des interactions établies entre les composantes organique et inorganique. Puis, nous avons modifié la taille de l'interface en modifiant la nature de la composante inorganique.

This theoretical work presents three topics of research which deal with various dynamic processes at polymeric interfaces. 1) Dewetting of thin polymer films : we present a theoretical model for the dewetting of thin polymer films coated on a low-energy substrate. Assuming that the shear-thinning properties of these films can be described by a Cross-type constitutive equation, we analyze the front morphology of the dewetting film, and characterize the time evolution of the dry region radius, and of the rim height. Different regimes of growth are expected, depending on the initial film thickness, and on the power-law index involved in the constitutive equation. We then compare our predictions with recent experimental results obtained by Debrégeas and by Reiter. 2) Adhesion between a viscoelastic material and a solid surface : we present a qualitative analysis of the dissipative processes during the failure of the interface between a viscoelastic polymer and a solid surface. We reassess P.-G. de Gennes' "viscoelastic trumpet" model, and show that the experimentally observed enhancement of fracture energy is due to local dissipative processes near the crack-tip, but also originates from far-field viscous dissipation in the bulk material. We compare some of our theoretical predictions with experimental results by T. Ondarçuhu about the viscoelastic adhesion between a polydimethylsiloxane polymer melt and a glass surface~: in particular, the expected dependence of the fracture energy versus separation rate is confirmed by the experimental data, and the observed changes in the concavity of the crack profile are in good agreement with our simple model. 3) Multiple structure and dynamics of the interface between melts in a three-species polymer system : in this part, we analyze, in terms of conservation and continuity laws, the evolution of concentration profiles at the interface between two dissimilar polymer blocks, with distinct compatibilities between the three components. The specificities of interdiffusion processes between polymers arise from the entropic or enthalpic nature of their driving force, depending on the compatibility of the considered components. It is found that such a system exhibits a peculiar morphology of interface, with three distinct zones of various chemical compositions and broadening laws.; Ce travail de thèse, de nature théorique, présente trois axes de recherche portant sur des processus dynamiques aux interfaces polymères. 1) Démouillage de films minces de polymères : la formation de trous dans des films liquides déposés sur un substrat de basse énergie se caractérise, dans le cas des polymères, par la formation de profils d'ouverture dissymétriques et par des lois de croissance différentes du cas des liquides newtoniens. Nous avons étudié l'influence du comportement rhéofluidifiant des polymères au-dessus de leur température de transition vitreuse sur ces processus d'ouverture de trous, pour des films d'épaisseurs micro à nanométrique. Notre modèle permet notamment la prédiction de régimes de croissance du rayon de la zone sèche et de la hauteur du bourrelet se formant en périphérie du trou, en bonne adéquation avec des résultats expérimentaux récents de Debrégeas et Reiter. 2) Adhésion d'un film polymère sur substrat solide : l'énergie à fournir pour séparer une couche de polymère du substrat sur lequel elle est déposée est généralement très supérieure au simple travail des forces intermoléculaires de van der Waals. L'origine de cette amplification de la force d'adhésion des polymères réside dans l'existence de processus dissipatifs locaux en tête de fracture, accompagnée, pour certains matériaux viscoélastiques, d'une dissipation visqueuse en volume. Nous avons étendu le modèle de la "trompette viscoélastique", dû à P.-G. de Gennes, au cas des élastomères et des fondus au contact avec un substrat rigide, pour comparer nos prédictions théoriques sur l'énergie d'adhésion et les profils d'ouverture avec des expériences réalisées par T. Ondarçuhu sur du PDMS déposé sur substrat de silicium. 3) Dynamique d'interdiffusion à l'interface entre fondus de polymères : nous proposons un scénario analytique complet des processus d'interpénétration mutuelle entre deux fondus de polymères, formant un système à trois composants caractérisés par des compatibilités sélectives opposées. Dans ce cadre particulier d'interdiffusion non-Fickéenne, nous prédisons la formation d'une interface de morphologie structurée à l'échelle micrométrique en plusieurs zones distinctes, de compositions chimiques et de lois de croissance contrastées.

This theoretical work presents three topics of research which deal with various dynamic processes at polymeric interfaces. 1) Dewetting of thin polymer films : we present a theoretical model for the dewetting of thin polymer films coated on a low-energy substrate. Assuming that the shear-thinning properties of these films can be described by a Cross-type constitutive equation, we analyze the front morphology of the dewetting film, and characterize the time evolution of the dry region radius, and of the rim height. Different regimes of growth are expected, depending on the initial film thickness, and on the power-law index involved in the constitutive equation. We then compare our predictions with recent experimental results obtained by Debrégeas and by Reiter. 2) Adhesion between a viscoelastic material and a solid surface : we present a qualitative analysis of the dissipative processes during the failure of the interface between a viscoelastic polymer and a solid surface. We reassess P.-G. de Gennes' "viscoelastic trumpet" model, and show that the experimentally observed enhancement of fracture energy is due to local dissipative processes near the crack-tip, but also originates from far-field viscous dissipation in the bulk material. We compare some of our theoretical predictions with experimental results by T. Ondarçuhu about the viscoelastic adhesion between a polydimethylsiloxane polymer melt and a glass surface~: in particular, the expected dependence of the fracture energy versus separation rate is confirmed by the experimental data, and the observed changes in the concavity of the crack profile are in good agreement with our simple model. 3) Multiple structure and dynamics of the interface between melts in a three-species polymer system : in this part, we analyze, in terms of conservation and continuity laws, the evolution of concentration profiles at the interface between two dissimilar polymer blocks, with distinct compatibilities between the three components. The specificities of interdiffusion processes between polymers arise from the entropic or enthalpic nature of their driving force, depending on the compatibility of the considered components. It is found that such a system exhibits a peculiar morphology of interface, with three distinct zones of various chemical compositions and broadening laws.; Ce travail de thèse, de nature théorique, présente trois axes de recherche portant sur des processus dynamiques aux interfaces polymères. 1) Démouillage de films minces de polymères : la formation de trous dans des films liquides déposés sur un substrat de basse énergie se caractérise, dans le cas des polymères, par la formation de profils d'ouverture dissymétriques et par des lois de croissance différentes du cas des liquides newtoniens. Nous avons étudié l'influence du comportement rhéofluidifiant des polymères au-dessus de leur température de transition vitreuse sur ces processus d'ouverture de trous, pour des films d'épaisseurs micro à nanométrique. Notre modèle permet notamment la prédiction de régimes de croissance du rayon de la zone sèche et de la hauteur du bourrelet se formant en périphérie du trou, en bonne adéquation avec des résultats expérimentaux récents de Debrégeas et Reiter. 2) Adhésion d'un film polymère sur substrat solide : l'énergie à fournir pour séparer une couche de polymère du substrat sur lequel elle est déposée est généralement très supérieure au simple travail des forces intermoléculaires de van der Waals. L'origine de cette amplification de la force d'adhésion des polymères réside dans l'existence de processus dissipatifs locaux en tête de fracture, accompagnée, pour certains matériaux viscoélastiques, d'une dissipation visqueuse en volume. Nous avons étendu le modèle de la "trompette viscoélastique", dû à P.-G. de Gennes, au cas des élastomères et des fondus au contact avec un substrat rigide, pour comparer nos prédictions théoriques sur l'énergie d'adhésion et les profils d'ouverture avec des expériences réalisées par T. Ondarçuhu sur du PDMS déposé sur substrat de silicium. 3) Dynamique d'interdiffusion à l'interface entre fondus de polymères : nous proposons un scénario analytique complet des processus d'interpénétration mutuelle entre deux fondus de polymères, formant un système à trois composants caractérisés par des compatibilités sélectives opposées. Dans ce cadre particulier d'interdiffusion non-Fickéenne, nous prédisons la formation d'une interface de morphologie structurée à l'échelle micrométrique en plusieurs zones distinctes, de compositions chimiques et de lois de croissance contrastées.

The aim of the study is the determination of the mechanical properties of thin films by optical metrology and numerical analysis. The centers of interest are the residual stresses on the one hand and the tensile test on the other hand. The optical methods used are interferometric fringes projection (contouring) and numerical speckle photography.Contouring gives the out-of-plane displacements. Residual stresses in thin films are measured by courbure analysis and/or bulging test. We conclude by three experimental works:1. the validity limits of the Stoney's formula even with free standing bilayers (SiO2/Si);2. the evidence of buckling in compressed bilayer membranes (SiO2/Si);3. a good agreement between bulging tests and nanoindentation tests for film in a state of residual tension (polimiide).Numerical speckle photography gives the in-plane displacements field. We adapted this method to a tensile test for thin film that has been fabricated during the PhD. An original algorithm with subpixel displacement sensivity has been developped and has been fully compared, by simulations and experiments, with classical correlation methods. The rapidity of the algorithm and its high resolution allows the calculation of the displacements fields during the tensile test. The in-plane strains are then calculated ans allows us to obtain the stress/strain relations and to calculate Young's modulus E and Poisson's ratio v. To validate the tensile test, we have tested two kinds of materials: the first one is ductile (electrodeposited copper) and the second one is fragile (monocristal of silicon).; La thèse est consacrée à la caractérisation mécanique des films minces à l'aide de mesures de déplacements par voie optique et traitements numériques. Les domaines d'études sont d'une part les contraintes résiduelles et d'autre part l'essai de traction. Les moyens de mesure employés sont la projection de franges et la photographie numérique de speckle.La projection de franges permet de mesurer la carte des déplacement hors-plan. Elle est adaptée à la mesure des contraintes résiduelles dans les films minces par analyses de courbure et/ou essais de gonflement. On montre suite à trois études expérimentales :1. la précaution à prendre dans l'utilisation de la formule de Stoney même pour des bicouches libre-libre (SiO2/Si) ;2. la présence de flambage dans les membranes bicouches comprimées encastré-encastré (SiO2/Si) ;3. un parfait accord entre essais de gonflement et essais de nano-indentation pour des films tendus (polimiide).La photographie numérique de speckle permet de mesurer la carte des déplacements dans le plan. Elle est adaptée avec succès à un banc d'essais de traction conçu durant la thèse et spécialement dédié aux films minces. Un algorithme original de calcul a été développé pour obtenir une résolution subpixel. Les performances de l'algorithme sont comparées par des simulations et des expériences aux algorithmes classiques de corrélation. Sa rapidité et sa haute résolution permettent de calculer les cartes de déplacements en temps réel. Les déformations dans le plan en sont déduites et permettent le tracé des courbes contrainte/déformation puis le calcul du module d'Young E et du coefficient de Poisson v. Les matériaux choisis pour valider le banc d'essai sont le cuivre électrodéposé, matériaux ductile, puis le silicium monocristallin, matériaux fragile.

The aim of the study is the determination of the mechanical properties of thin films by optical metrology and numerical analysis. The centers of interest are the residual stresses on the one hand and the tensile test on the other hand. The optical methods used are interferometric fringes projection (contouring) and numerical speckle photography.Contouring gives the out-of-plane displacements. Residual stresses in thin films are measured by courbure analysis and/or bulging test. We conclude by three experimental works:1. the validity limits of the Stoney's formula even with free standing bilayers (SiO2/Si);2. the evidence of buckling in compressed bilayer membranes (SiO2/Si);3. a good agreement between bulging tests and nanoindentation tests for film in a state of residual tension (polimiide).Numerical speckle photography gives the in-plane displacements field. We adapted this method to a tensile test for thin film that has been fabricated during the PhD. An original algorithm with subpixel displacement sensivity has been developped and has been fully compared, by simulations and experiments, with classical correlation methods. The rapidity of the algorithm and its high resolution allows the calculation of the displacements fields during the tensile test. The in-plane strains are then calculated ans allows us to obtain the stress/strain relations and to calculate Young's modulus E and Poisson's ratio v. To validate the tensile test, we have tested two kinds of materials: the first one is ductile (electrodeposited copper) and the second one is fragile (monocristal of silicon)., La thèse est consacrée à la caractérisation mécanique des films minces à l'aide de mesures de déplacements par voie optique et traitements numériques. Les domaines d'études sont d'une part les contraintes résiduelles et d'autre part l'essai de traction. Les moyens de mesure employés sont la projection de franges et la photographie numérique de speckle.La projection de franges permet de mesurer la carte des déplacement hors-plan. Elle est adaptée à la mesure des contraintes résiduelles dans les films minces par analyses de courbure et/ou essais de gonflement. On montre suite à trois études expérimentales :1. la précaution à prendre dans l'utilisation de la formule de Stoney même pour des bicouches libre-libre (SiO2/Si) ;2. la présence de flambage dans les membranes bicouches comprimées encastré-encastré (SiO2/Si) ;3. un parfait accord entre essais de gonflement et essais de nano-indentation pour des films tendus (polimiide).La photographie numérique de speckle permet de mesurer la carte des déplacements dans le plan. Elle est adaptée avec succès à un banc d'essais de traction conçu durant la thèse et spécialement dédié aux films minces. Un algorithme original de calcul a été développé pour obtenir une résolution subpixel. Les performances de l'algorithme sont comparées par des simulations et des expériences aux algorithmes classiques de corrélation. Sa rapidité et sa haute résolution permettent de calculer les cartes de déplacements en temps réel. Les déformations dans le plan en sont déduites et permettent le tracé des courbes contrainte/déformation puis le calcul du module d'Young E et du coefficient de Poisson v. Les matériaux choisis pour valider le banc d'essai sont le cuivre électrodéposé, matériaux ductile, puis le silicium monocristallin, matériaux fragile.

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The work presented in this thesis deals with identification and control of the thermal and acoustic properties of high thermoelectric potential nanostructures called “superlattices”. This thesis is divided in three parts:The first part gives a theoretical description of thermal diffusion in insulating and semiconducting materials. We first broach the atomic description then the macroscopic view using the Thermal Quadrupole model. The end of this chapter deals with acoustic and thermal properties specific to superlattices.The second part describes and compares synchronous and asynchronous thermoreflectance techniques used to extract thermal properties of thin films and superlattices. We find that for the synchronous case signals are subject to artifacts which confound parameter estimations. For the asynchronous case, we find that lack of a mechanical translation stage removes these artifacts. We then investigate the sensitivity functions, and finally validate our identification method by estimation of the thermal conductivity of a SiO2 thin film.The third part presents the results of thermal parameter identification in SiGe superlattices. We show that thermal interfaces play a major role to in the overall thermal conductivity. We also study superlattices with Ge nanodots and show that for such structures we are able to obtain thermal conductivity values near the amorphous values. Moreover, the linear behavior of the thermal conductivity with period thickness shows that it is possible to control this value. Finally, we use Thermoreflectance to perform THz coherent phonon spectroscopy of superlattices, revealing the spectral selectivity of these nanostructures., le travail de cette thèse porte sur l’identification et le contrôle des propriétés thermiques et acoustiques de nanostructures à fort potentiel thermoélectrique appelés « Super-réseaux ». Le manuscrit comporte trois parties :La première partie est consacrée à la description théorique des phénomènes de transport thermique par diffusion dans les solides isolants et semi-conducteurs. Nous abordons tout d’abord le point de vue atomique, puis macroscopique en utilisant la méthode des quadripôles thermiques. La fin du chapitre est consacrée aux propriétés acoustiques et thermiques des super-réseaux.La deuxième partie présente et compare les méthodes de Thermoreflectance laser synchrone et asynchrone utilisées pour extraire les propriétés thermiques de couches minces et de super-réseaux. Nous montrons que dans le cas synchrone, les signaux sont soumis à des artefacts modifiant leur allure et rendant difficile l’identification des propriétés thermiques. Dans le cas asynchrone, la suppression de tous les éléments mobiles permet d’obtenir un signal sans artéfact. Nous traitons ensuite des fonctions de sensibilité au modèle développé puis nous validons la méthode d’identification en estimant la conductivité thermique d’un film mince de SiO2.La troisième partie présente les résultats des identifications de la conductivité thermique de différents super-réseaux de SiGe. Nous montrons que les résistances d’interface jouent un rôle majeur dans l’explication de la réduction de la conductivité thermique. Nous étudions également des super-réseaux contenant des îlots de Ge, nous montrons que de telles structures permettent d’obtenir non seulement des conductivités proches de celles des matériaux amorphes, mais le comportement linéaire de la conductivité en fonction de la période montre qu’il est possible de contrôler cette dernière. Enfin, nous utilisons la Thermoreflectance pour réaliser une étude de spectroscopie THz de phonons cohérents dans les super-réseaux et nous mettons en évidence la sélectivité spectrale des ces nanostructures.

Electrode stability, interdiffusion, phase purity and deviation from stoichiometry at the PZT-electrode interface are key issues in PZT thin film integration. This article highlights the use of transmission electron imaging combined with energy dispersive spectroscopy (EDS) for the investigation of these phenomena. The accuracy of the EDS analysis is discussed. It will be shown that using a standard PZT sample and controlled conditions, reliable analysis can be performed.Diffusion mechanisms have been studied for Pt based electrode systems and RuO2-based electrode systems developed for direct integration onto silicon. The materials studied were composed of stacks of silicon-silicon oxide, an adhesion layer (Ti, Ta or TiOx), an electrode (Pt or RuG2) and PZT (45/55). The PZT was deposited by sol gel using the same parameters to allow for comparison of the different electrodes. Four different electrode / adhesion layer materials were compared (Pt/Ti, Pt/TiOx, Pt/Ta and RuO2 / TiO2). In the case of Pt, lead and oxygen diffusion through the electrode is observed. While the initial Ta layer transforms into a homogeneous pyrochlore phase, the Ti adhesion layer is heavily deformed. In the case of TiOx the lead is mainly incorporated at the interfaces with Pt and with SiO2. No lead diffusion to the adhesion layer is observed for the RuO2 electrode. In-situ sputtering and sol-gel deposition of PZT are also compared. The sol-gel films are close to the right stoichiometry for the perovskite while the sputtered films contained an excess of lead. No sign of second phase is found by X-ray diffraction (XRD), by EDS and by high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) which suggests that the excess lead is accommodated in the perovskite lattice.

These research works aim at combining the technology of polymers with molecular imprints in acoustic devices with acoustic wave (Love wave) to realize a biosensor. The major objective was the development of a protocol for the localized deposit of not-printed polymers (NIP) and printed (MIP), compatible with the distribution of the elastic wave. A second part of the works concerned characterization of films and sensors so realized, by microscopy with scanning and measures of detection under gas. Elements relative to the mechanical properties (porosity, specific surface) of NIPs or MIPs before extraction of the target molecule, then after extraction and after recapture, allowed to validate the principle of the sensor, opening the way to the application in liquid environment within the framework of works begun at the same time., Ces travaux de recherche visent à associer la technologie des polymères à empreintes moléculaires à des dispositifs acoustiques à onde de Love afin de réaliser un biocapteur. L'objectif majeur était la mise au point d'un protocole de dépôt localisé de polymères non imprimés (NIP) et imprimés (MIP) en films minces compatibles avec la propagation de l'onde élastique. Une seconde partie des travaux a porté sur une caractérisation des films et des capteurs ainsi réalisés, par microscopie à balayage et mesures de détection sous gaz. Des éléments relatifs aux propriétés mécaniques (porosité, surface spécifique) des NIPs, des MIPs avant extraction de la molécule cible, puis après extraction et après recapture, ont permis de valider le principe du capteur, ouvrant la voie à l'application en milieu liquide dans le cadre de travaux débutés parallèlement.

This thesis presents the synthesis and characterization of two new families of mononuclear complexes, [Fe(L)2(NCS)2] and [Fe(L)(H2B(pz)2)2] showing bistable properties. The crystallographic studies allowed us to discuss the influence of the elongation of the ligands L on the crystal lattice, intermolecular contacts and the existence of structure / properties correlations. The final part of this work shows the controlled synthesis of spin crossover objects at the nanometric scale as thin films prepared by sublimation and nanoclusters synthesized in confined media., Ce manuscrit présente la synthèse et la caractérisation de deux nouvelles familles de complexes mononucléaires, [Fe(L)2(NCS)2] et [Fe(L)(H2B(pz)2)2], montrant des propriétés bistables. L’étude des structures cristallographiques a permis de discuter l’influence de l’élongation des ligands L sur le réseau cristallin et sur les contacts intermoléculaires ainsi que l’existence de corrélations structures / propriétés. Enfin, la dernière partie de ce travail est consacrée à l’élaboration de façon contrôlée d’objets à transition de spin à l’échelle nanométrique, sous la forme de films déposés par sublimation et de nanoclusters synthétisés en milieu confiné.

Materials contemporary scientific research is largely devoted to the optimization and the elaboration of new poly-functional, multi-structured and size-reduced materials. Then, specific behaviors due to the different interfacial aspects of those materials - physical interfaces between different matter states, different chemical phases... or properties interfaces - have become a major issue requiring further investigations. In this context, our work deals with correlations that could be established between luminescence properties and surface reactivity of EuIII-doped metal oxide mesoporous thin films. As properties can be linked to materials structure, an important part of our work has been dedicated to structural characterization. EuIII ions incorporation specific effects and ions location within film walls have been particularly studied. Finally, it appeared that EuIII ions luminescence could provide a mean to follow redox reactions occurring within pores, such as organic compounds photo-degradation or metallic salts photo-reduction. In situ photo-reduction can lead to periodic arrays of metallic nanoparticles. La photo-réduction in situ permet la formation de réseaux périodiques de nanoparticules métalliques. Those materials can open up the way in many applications such as optical telecommunication, photonics, photocatalysis..., La recherche scientifique contemporaine en matière de matériaux est largement orientée autour de l'optimisation et l'élaboration de nouveaux matériaux poly-fontionnels, multi-structurés et aux dimensions réduites. De tels matériaux conduisent à s'intéresser à la problématique des comportements spécifiques résultant des différentes interfaces mises en jeu ; il peut s'agir d'interfaces physiques entre différents milieux (états différents, compositions chimiques différentes ...) ou des interfaces entre différentes propriétés. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés aux corrélations pouvant exister entre les propriétés de luminescence et la réactivité de surface de films mésoporeux d'oxyde métalliques dopés avec des ions EuIII. Ces deux propriétés étant fortement dépendantes de la structure des matériaux, une grande partie de notre travail a été dédiée à la caractérisation de cette dernière. Un intérêt particulier a été porté à l'étude des conséquences de la présence des ions EuIII et à la localisation de ces derniers au sein des matrices étudiées. Finalement, il est apparu que la luminescence des ions EuIII au sein des films mésoporeux à base de TiO2 peut permettre de suivre les réactions redox se produisant au sein des pores, comme par exemple la photo-dégradation de composés organiques ou la photo-réduction de sels métalliques. La photo-réduction in situ permet la formation de réseaux périodiques de nanoparticules métalliques. Ces matériaux offrent donc de nombreuses perspectives d'applications dans des domaines aussi variés que les télécommunications optiques, la photonique, la photocatalyse...

National audience; Dans le cadre de cette étude, des couches minces de Ba0,90Sr0,10TiO3 dopées au manganèse ont été réalisées par un procédé sol-gel modifié basé sur des précurseurs alkoxydes. La cristallinité et la morphologie des films ont été étudiées montrant que le manganèse ne modifie pas significativement les propriétés structurales du matériau. Les cycles d'hystérésis à 50 Hz ont été mesurés et un cycle saturé présentant les meilleures propriétés a été obtenu pour un dopage à 3 %. La permittivité et les pertes diélectriques (tan ) sont mesurées à 1 MHz en fonction d'un champ continu permettant ainsi d'estimer l'accordabilité et la figure de mérite (F.O.M.) de chaque échantillon. Un dopage au manganèse de 3 % molaire semble finalement offrir le meilleur compromis entre accordabilité et pertes diélectriques.