Le présent travail concerne l’élaboration et la caractérisation de matériaux phosphatés pour l’électronique et l’optique compatibles avec l’environnement et avec les procédés d’un développement durable. Nos recherches ont surtout porté sur les composés phosphatés non linéaires et plus particulièrement sur les phases eulytines de type BII3MIII(XO4)3 (avec BII = cation bivalent, MIII = cation trivalent, X = P, As, V). Bien évidement seuls les phosphatés exempts d’éléments toxiques seront considérés pour des applications. Les autres complèteront nos études fondamentales. Tous ces composés cristallisent dans le groupe d’espace I-43d non centrosymétrique compatible avec des propriétés non linéaires optiques et piézoélectriques. Une analyse de nos données structurales et celles disponibles dans la littérature nous a conduit aux conclusions suivantes pour les phases stoichiométriques de type BII3MIII(XO4)3 sus-indiquées : i) seules les phases Pb3Bi(AsO4)3 et Pb3Bi(PO4)3 ont été rapportées dans la littérature, ii) les phosphates de type eulytines semblent se stabiliser facilement à la température ordinaire pour toutes les combinaisons possibles de cations BII et MIII, pourvu que le rayon ionique moyen du site (16c) soit de l’ordre ou supérieur à environ 1Å. Les mesures diélectriques réalisées ont permis de mettre en évidence des comportements thermiques totalement inédits. Nous avons mis en évidence des transitions de phases originales au voisinage de la température ambiante 300K. Les transitions de phases ainsi mises en évidence ne peuvent être de nature ferroélectriques car aucun changement de symétrie n’a été observé aux températures de ces transitions. Ainsi à partir des transitions 5D0→7F0 de Eu3+ nous avons observé deux émissions proches mais distinctes. Ce qui montre bien l’existence de deux sites à 20K, tendant à se confondre en seul vers 300K, température correspondant aux pics diélectriques. Ce phénomène signifie que l'environnement de Eu3+ varie avec la température présageant l’existence de transitions de phases de nature très particulière. Cependant la nature de ces transitions n’est pas encore clarifiée même si elle a été par ailleurs confirmée par DSC et même par la variation du déclin de fluorescence de Eu3+ avec la température. Des changements de pentes des graphes aux mêmes températures (150K et 300K) ont été mis en évidence à partir des résolutions structurales en fonction de la température 100 - 400K. / The objective of the present thesis is to place our research work into the perspectives of a sustainable development with a sound design of materials for optics and electronics containing zero toxic element substance. Indeed free toxic elements phosphates are the most appropriate as raw materials for the fabrications of electronic & optical devices. With the aim to conceive such devices in the present research work, we try to correlate the chemical composition, the crystal structure and the physical properties of various phosphate eulytites BII3MIII(PO4)3 (BII = Ca, Sr, Ba, Pb; MIII = Y, Bi). We have also considered the analysis of the structural parameters that “condition” and influence the phase stability of the eulytite families. From the present study it appeared that eulytite under normal conditions of pressure and temperature could be stabilized mainly with big size cations in the (16c) Wickoff positions. The minimum mean size required for such cations is about 1Å. The dielectric investigations have shown very original behaviors totally unexpected with unknown peaks of the thermal plots of dielectric parameters. These peaks are all located close to room temperature (300K). Our preliminary structural investigations versus temperature have evidenced the stability of the space group I-43d all along the temperature domain 100 – 400K. The dielectric transitions are real as corroborated by the thermal variation of the lattice parameters and some chemical bonds, length and angles showing evidence of a slope change at the same temperature of dielectric peaks. As local probe, Eu3+ photoluminescence has also evidenced the existence two Eu3+ positions in (16c) sites at very low temperature. At a temperature of the dielectric transitions (300K) only one Eu3+ site is evidenced. This may explain the origin of the dielectric transitions. Our optical laser spectroscopy also showed a very original behavior along the thermal plots of the decay time of Eu3+ emission.

Le graphène est un matériau prometteur pour de nombreuses applications du fait de ses propriétés exceptionnelles. Cependant, à la fois les propriétés et les rendements des graphènes et dérivés sont très variables et dépendants de la méthode de production utilisée. De ce fait, la méthode de production doit être développée en accord avec les besoins liés à l'application visée. Dans cette thèse, différents nanomatériaux dérivés du graphène ont été préparés en employant deux méthodes différentes, l'exfoliation en milieu liquide et la synthèse directe par dépôt chimique catalytique en phase vapeur (CVD), et une compréhension fondamentale sur la production de graphène a été acquise. Ces deux méthodes sont prometteuses en termes de qualité, de possibilité de production à grande échelle, de cout de production et enfin d'applications des différents "graphènes" obtenus. D'une part, l'exfoliation en milieu liquide permet de produire des dérivés du graphène tels que le few-layer graphene (FLG (<5 feuillets)) à relativement grande échelle, pour des applications telles que les nanocomposites. Le défi principal consiste à augmenter la concentration en FLG autant que possible, tout en conservant une bonne qualité. De ce fait, une étude comparative de l'exfoliation dans l'alcool isopropylique de 3 poudres de graphite différentes a été entreprise. Des suspensions de FLG de concentration élevée (?1,1 mg/ml) ont été obtenues en partant de poudre de graphite de surface spécifique élevée, par sonication dans l'alcool isopropylique (cuve, 90 min). Ces nanoparticules ont ensuite été incorporées dans des nanocomposites à matrice alumine. Ainsi, nous avons préparé par frittage SPS des nanocomposites à matrice céramique possédant des propriétés mécaniques, thermiques et électriques anisotropes. D'autre part, des films de graphène alliant une grande surface, prometteurs pour des applications dans le domaine de l'électronique, ont été synthétisés par CVD basse pression sur des feuilles de Cu. L'influence de l'atmosphère pendant le traitement thermique et la nature du catalyseur sur le niveau d'impuretés, la qualité des films de graphène synthétisés et leur uniformité en termes de nombre de feuillets a été étudiée. Des films de graphène CVD de haute qualité (très peu de désordre de structure) ont été utilisés pour la réalisation de dispositifs. Ces derniers ont été caractérisés à température ambiante en mesurant leur résistance électrique en fonction de la tension grille ainsi que par des mesures de transport en régime d'effet Hall quantique (basse température et forts champs magnétiques - pulsés). Les résultats préliminaires obtenus confirment que du graphène mono-feuillet possédant une bonne mobilité électronique atteignant jusqu'à 46500 cm²/Vs à température ambiante a pu être synthétisé avec succès. / Graphene is a promising material for many applications due to its unique properties. However, properties and yield of graphene-based materials show variations depending on which production route is used. Therefore, an appropriate production method has to be preferred according to the requirements of a specific application. In this thesis study, graphene-based materials have been successfully produced by liquid phase exfoliation (LPE) and chemical vapor deposition (CVD), which are promising graphene production methods in terms of quality, scalability, cost and applicability of the produced material to relevant applications, and a fundamental understanding on graphene production has been developed. LPE route allows one to produce graphene-based materials at a large-scale for applications such as nanocomposites. The challenge of this method is to increase graphene concentration as much as possible while maintaining the quality of the graphene flakes. Therefore, a comparative study, at which three different graphite-based powders were investigated as starting materials for an effective exfoliation process in isopropyl alcohol (IPA), was performed. High concentration (?1.1 mg/ml), few-layer (?5 layers) graphene-based dispersions were prepared by sonication in IPA within 90 min by utilizing a high surface area graphite nano-powder. This graphene-based material was then incorporated into Al2O3 matrix nanocomposites as a reinforcing/filler phase. Ceramic matrix nanocomposites which exhibit anisotropic mechanical, thermal and electrical properties have been successfully prepared by spark plasma sintering. On the other hand, large-area graphene films, which are promising for electronic applications, were synthesized via low-pressure CVD method over Cu-foils. The influence of ramping atmosphere and Cu foil characteristics on the impurity level, quality of the synthesized graphene films and their thickness uniformity was investigated. High quality CVD-grown graphene films with a significantly reduced disorder level were used for device fabrication and characterized in terms of their electrical resistance at room temperature as a function of gate voltage and transport property measurements in Quantum Hall Effect (QHE) regime (at low temperature and high magnetic field) by pulsed magnetic field experiments. The preliminary results confirmed that single layer graphene with a relatively high electronic mobility reaching up to ?46500 cm2/Vs at room temperature was successfully produced.