Ce travail de thèse concerne l’étude de différents revêtements type « Diamond-Like Carbon » élaborés par un procédé CVD assisté par un plasma basse fréquence (40 kHz). Deux revêtements de référence sont d’abord étudiés : des couches de carbone amorphe hydrogéné (a-C:H) et des couches de carbure de silicium amorphe hydrogéné (a-SiC:H). L’évolution de leurs propriétés mécaniques (dureté, module d’Young) et tribologiques (frottement, usure) est décrite en fonction des paramètres du procédé et corrélée à leur microstructure. Les résultats obtenus pour ces deux couches de référence sont ensuite exploités pour proposer deux systèmes complémentaires : des revêtements a-C:H dopées et des systèmes multicouche a-C:H/a-SiC:H. Ces deux solutions présentent des contraintes résiduelles réduites par rapport à un revêtement a-C:H monocouche ce qui permet d’envisager une augmentation importante des épaisseurs de dépôt tout en conservant des propriétés mécaniques et tribologiques intéressantes. Enfin, en vue d’une application industrielle de ces revêtements sur des pièces de moteur par exemple, l’optimisation de leur adhérence par insertion de sous-couches adaptées ainsi que de leurs performances tribologiques en conditions lubrifiées par l’intermédiaire de texturation de surface est alors envisagée / Hydrogenated amorphous carbon films (a-C:H) and hydrogenated silicon carbide films (a-SiC:H) are deposited by low frequency (40 kHz) plasma enhanced chemical vapour deposition (LF PECVD). Structural, mechanical and tribological properties of those single layers have been first studied in relation with process parameters. Then those results have been used to study two other systems. The first one corresponds to silicon doped a-C:H thin films and the second one to multilayered coatings consisting in a stack of a-C:H and a-SiC:H layers. Those coatings offer potential advantages such as lower residual stress level comparing to that of a-C:H stress level which gives the opportunity to deposit thicker films, and also attractive mechanical and tribological properties. Moreover, in case of applications like car engine parts for example, adhesion and tribological properties under lubrication have to be improved. Solutions as incorporating underlayer or texturing surface are thus also investigated in this study

Après la démocratisation des robots industriels, la tendance actuelle est au développement de robots sociaux dont la fonction principale est l'interaction avec ses utilisateurs. Le déploiement de telles plate-formes dans des boutiques, des musées ou des gares relance différentes problématiques dont celle de la localisation pour les robots mobiles. Cette thèse traite ainsi de la localisation du robot Pepper en milieu intérieur non-contraint. Présent dans de nombreuses boutiques au Japon, Pepper est utilisé par des personnes non-expertes et doit donc être le plus autonome possible. Cependant, les solutions de localisation autonome de la littérature souffrent des limitations de la plate-forme. Les travaux de cette thèse s'articulent autour de deux grands axes. D'abord, le problème de la relocalisation dans un environnement visuellement redondant est étudié. La solution proposée consiste à combiner la vision et le Wi-Fi dans une approche probabiliste basée sur l'apparence. Ensuite, la question de la création d'une carte métrique cohérente est approfondie. Pour compenser les nombreuses pertes de suivi d'amers visuels causées par une fréquence d'acquisition basse, des contraintes odométriques sont ajoutées à une optimisation par ajustement de faisceaux. Ces solutions ont été testées et validées sur plusieurs robots Pepper à partir de données collectées dans différents environnements intérieurs sur plus de 7 km. / After the democratization of industrial robots, the current trend is the development of social robots that create strong interactions with their users. The deployment of such platforms in shops, museums or train stations raises various issues including the autonomous localization of mobile robots. This thesis focuses on the localization of Pepper robots in a non-constrained indoor environment. Pepper robots are daily used in many shops in Japan and must be as autonomous as possible. However, localization solutions in the literature suffer from the limitations of the platform. This thesis is split into two main themes. First, the problem of relocalization in a visually redundant environment is studied. The proposed solution combines vision and Wi-Fi in a probabilistic approach based on the appearance. Then, the question of a consistent metrical mapping is examined. In order to compensate the numerous losses of tracking caused by the low acquisition frequency, odometric constraints are added to a bundle adjustment optimization. These solutions have been tested and validated on several Pepper robots, from data collected in different indoor environments over more than 7 km.

L'objectif de cette thèse concerne l'optimisation d'un banc de mesure CEM destiné à la caractérisation in vitro de l'immunité des stimulateurs cardiaques aux perturbations électromagnétiques de basse fréquence ainsi que l'aspect modélisation numérique. Dans une première partie, après avoir présenté les bases théoriques du bioélectromagnétisme, nous abordons le fonctionnement électrique du cœur et une description fonctionnelle des stimulateurs cardiaques. Une revue de la littérature consacrée aux interactions entre stimulateurs cardiaques et sources d'interférences est exposée. L'optimisation du banc de mesure concerne la source de champ magnétique et le modèle équivalent tissu qui permet les essais in vitro. La source de champ magnétique réalisée est une structure originale constituée de quatre bobines contenues dans une enveloppe sphérique qui permet de produire un champ magnétique homogène à l'ordre 4. Le modèle équivalent tissu est réalisé sur la base d'une solution saline. Dans le quatrième chapitre, après une revue des différentes méthodes de simulation numérique utilisées en dosimétrie électromagnétique, nous présentons une méthode numérique originale basée sur la méthode des impédances qui permet de déterminer les potentiels induits dans un milieu soumis à un couplage galvanique. Le dernier chapitre concerne la mesure et la simulation de tension induite, in vitro, aux bornes d'un stimulateur soumis à des perturbations conduites et rayonnées. La démarche proposée permet ensuite de déterminer, par simulation numérique, le niveau d'immunité d'un stimulateur cardiaque soumis à des perturbations électromagnétiques en fonction de ses caractéristiques électriques, des caractéristiques géométriques d'implantation ainsi que du milieu de couplage.

Ces travaux de recherche portent sur l'évaluation de la fiabilité des Transistors Bipolaires à Hétérojonction sur substrat InP au moyen de la mise en place de techniques spécifiques adaptées. Avant tout, les procédés de fabrication de ces composants sont décrits et les caractéristiques électriques statiques sont calculées au moyen de la simulation physique. Ensuite, la caractérisation électrique statique et la modélisation associée permet l'extraction des paramètres du modèle avant les vieillissements accélérés puis leur étude statistique. Puis deux mécanismes électriques spécifiques qualifiés de parasites en relation directe avec la fiabilité de ces composants sont analysés en détail : le claquage de la jonction base-collecteur et le bruit basse-fréquence. Finalement, l'étude des mécanismes de dégradation effectuée à l'issue des vieillissements accélérés sous les différentes contraintes retenues en tension et en température met en évidence une stabilité de la technologie de ces composants.

L'invention du premier transistor à Bell lab's, dans le groupe de W. Shockley, en 1947 a été suivie d'une ère de développement des circuits intégrés (IC). Depuis plusieurs dizaines d'années, la dimension critique des transistors métal/oxyde/semi-conducteurs (les transistors MOS), la longueur physique de la grille, a diminué à un rythme régulier. Cette évolution, motivée par des raisons économiques, a été anticipée par G. Moore, et est de ce fait connue sous le nom de "loi de Moore". La dimension de grille a d'ores et déjà été réduite de plus de 2 ordres de grandeur et, dans son édition2012, l'association ITRS prédit qu'elle décroîtra encore, de 22nm en 2011 à environ 6nm en 2026 [1].Toutefois, cette réduction des dimensions fait apparaître un certain nombre d'effets secondaires qui altèrent le fonctionnement idéal des transistors MOS [2].

Le point sensible inhérent à la commercialisation d'une technologie émergente est la maturité des processus utilisés garantissant la qualité de l'épitaxie, de la métallisation du contact de grille ou encore de la passivation. Les études de fiabilité s'imposent alors comme un aspect indissociable de la maturation de la technologie. En ce sens, les composants à grands gap représentent un réel problème car les outils classiques de caractérisation ne sont pas toujours adaptés aux contraintes imposées (thermiques, RF, DC...). Dans cette thèse, nous détaillons une technique originale pour améliorer la fiabilité des dispositifs AlGaN/GaN par diffusion de deutérium et nous présentons l'ensemble des résultats issus des campagnes de mesures menées à l'aide des outils disponibles sur des lots de composants issus des filières UMS et TRT. Les principaux résultats concernent les mesures de bruit basse fréquence, la caractérisation électrique, la spectroscopie des pièges profonds et les mesures en température de courant de grille qui ont été réalisés sur des lots de composants témoins et ayant subi différents types de stress.

Ce travail de thèse traite les domaines du rayonnement d'antennes basses fréquences et de la propagation du champ électromagnétique, en présence du sol et d'environnement réalistes. Des éléments qui diffèrent du cas canonique du sol plan homogène et infini sont considérés par le mot "réalistes". Les méthodes numériques classiques pour l'électromagnétisme, en particulier pour la modélisation du rayonnement d'antennes, sont plutôt adaptées à des fréquences au-delà des hautes fréquences et au rayonnement en espace libre. Deux axes de recherche ont été définis comme suit: les effets d'environnements situés en zone proche sur le rayonnement d'antennes filaires basses fréquences et l'étude de systèmes éloignés de la source par la création d'une méthode hybride. En ce qui concerne le rayonnement en zone proche, une méthode des différences finies dans le domaine temporel est utilisée. Celle-ci est lourde d'un point de vue des temps de calculs et de l'occupation de la mémoire, cependant elle est effective du fait du maillage volumique de la scène. Dans le cas de la propagation lointaine, la solution parfaite du rayonnement d'un dipôle infinitésimal électrique vertical au-dessus d'un sol plan homogène infini a été traitée par la création d'un algorithme adaptatif d'intégration numérique. Ce dernier permet d'obtenir les valeurs du champ électromagnétique dans tout l'espace avec une précision numérique contrôlée. Une technique originale d'hybridation a été réalisée entre l'algorithme d'intégration et la méthode des différences finies pour rendre compte efficacement des effets d'éléments lointains sur la propagation du champ. / This work is about the radiation of low frequency antennas and the propagation of the electromagnetic field, in the presence of soil and realistic environments. Elements that differ from the canonical case of homogeneous infinite and planar ground are considered by the word realistic. Conventional numerical methods for electromagnetism, in particular for modeling the radiation of antennas are rather suitable for frequencies beyond the high frequencies and in free space. Two research areas were defined as follows : the effects of environments located near the low frequency wire antennas and the study of systems far from the source through the creation of a hybrid method. Regarding the near-field radiation, a method of finite-difference in the time-domain is used. It needs a large computer memory size and long solution times, however it is effective because the entire scene is included in a volumetric mesh. In the case of field propagation, the radiation of a vertical electric current element above a homogeneous flat ground has been computed with the creation of an adaptive algorithm for numerical inte- gration. This allows to obtain the values of the electromagnetic field in the whole space with controlled numerical accuracy. An original technique of hybridization was performed between the integration algorithm and the method of finite differences to effectively observ the effects of distant elements on the field propagation.

Les transistors organiques attirent actuellement beaucoup d'attention en raison des avantages uniques par rapport à leur homologue inorganique. En revanche, la compréhension physique du fonctionnement et du transport des porteurs de charge est très limitée. L'objectif de cette thèse est de contribuer à apporter une meilleure compréhension des transistors organiques. Le Chapitre 1 présente les semi-conducteurs organiques : le mécanisme de conduction, les paramètres essentiels, les matériaux typiques etc. Le Chapitre 2 discute des transistors organi-ques en termes de structures, de mécanismes de fonctionnement, de paramètres principaux et des procédés de fabrication. Le Chapitre 3 étudie la caractérisation statique. Après les méthodes classiques, la méthode de la fonc-tion Y est introduite. Subséquemment, des techniques pour extraire les paramètres principaux sont présentées sé-parément. Enfin, les résultats expérimentaux sur nos échantillons sont exposés. Sur la base des données mesurées, les travaux de modélisation sont présentés dans le chapitre 4. Premièrement, une solution de l'équation Poisson est introduite qui donne la distribution de potentiel et donc la distribution de porteurs dans le film organique. Avec la prise en compte des pièges, les résultats obtenus par simulation sont en bon accord avec les données expérimen-tales. A partir de mesures des caractéristiques de courant –tension effectuées à basse température, on propose une procédure d'analyse de la mobilité en utilisant l'intégrale de Kubo-Greenwood. Ensuite, prenant en compte la dis-tribution de porteurs dans le film organique, une solution de l'équation de Poisson est donnée et la mobilité effec-tive est calculée en fonction de la tension de grille et de la température. Le Chapitre 5 est consacré à l'analyse du bruit à basse fréquence. On étudie d'abord le bruit du canal où une domination du bruit provenant des contacts est observée. En conséquence, une méthode TLM pour l'extraction du bruit des contacts est présentée. Ensuite, un procédure d'analyse des sources de bruit dû au contact est aussi proposée. Les résultats de bruit obtenus sur des transistors organiques de différentes origines sont également discutés à la fin. / Organic transistors recently attract much attention because of their unique advantages over the conventional inorganic counterparts. However, the understanding of their operating mechanism and the carrier transport process are still very limited, this thesis is devoted to such a subject. Chapter 1 presents the organic semiconductors regarding carrier transport, parameters, typically applied materials. Chapter 2 describes the issues related to organic transistors: structure, operating mechanism, principal parameters and fabrication technologies. Chapter 3 deals with the static properties characterization. The commonly used methods are firstly presented and then the Y function method is introduced. Afterwards, the characterization methods for principles parameters are separately discussed. The experimental results on our organic transistors are finally described. Chapter 4 focuses on the mod-eling on the basis of the experimental data, regarding DC characteristics modeling with a solution for Poisson's equation, carrier mobility modeling with using Kubo-Greenwood integral as well as a theoretical analysis of OFETs' carrier mobility involving a solution of Poisson's equation. Chapter 5 analyzes the low-frequency noise in organic transistors. One firstly addresses the channel noise sources and then concentrates on the contact noise extraction and contact noise sources diagnosis. The noise measurements on other samples are also presented.

Avec la diminution constante des dimensions des dispositifs électroniques, les structures MOS font face à de nombreux effets physiques liés à la miniaturisation. Dans le but de maintenir le rythme d'intégration indiqué par la loi de Moore, des nouvelles technologies, dont la structure résiste plus à ces effets physiques, remplacerons le transistor MOSFET bulk. Les modèles physiques permettant de prédire le comportement des transistors MOS atteignent rapidement leurs limites quand ils sont appliqués à ces structures émergentes. Ce travail de thèse est consacré au développement des modèles numériques et analytiques dédiés à la caractérisation des nouvelles architectures SOI et à substrat massif. Nous nous focalisons sur la modélisation du courant de drain basée sur le potentiel de surface, ainsi qu'à la modélisation du comportement en bruit basse fréquence de ces nouveaux dispositifs. Nous proposons un modèle explicite décrivant les potentiels de surface avant et arrière d'une structure SOI. Nous développons ensuite un modèle de bruit numérique et analytique permettant de caractériser les différents oxydes d'une structure FD SOI. La dernière partie de ce mémoire est consacrée à l'étude d'une nouvelle architecture du transistor MOS sur substrat massif. Une caractérisation de la conduction électrique de ce dispositif et de son comportement en bruit basse fréquence sont présentés / With the continuous reduction of the size of MOS devices, various associated short channel effects become significant and limit this scaling. To restrain this limit, multi-gate MOSFET devices seem to be more interesting, thanks to their better control of the gate on the channel. These new devices seem to be good candidates to replace the classical MOS architecture. The existing physical models used to predict the behaviour of MOSFET bulk devices are limited when they are applied to these emerging structures. This thesis is devoted to the development of numerical and analytical models dedicated to the characterization of new SOI architectures and bulk devices. We focus on the modeling of the drain current based on the surface potential as well was the modeling of the low frequency noise behaviour of these devices. We propose an explicit model describing the front and back surface potential of a FD SOI structure. We then develop numerical and analytical low frequency noise models allowing the characterization of the different oxides of a FD SOI structure. The last part of this thesis is devoted to the study of a new architecture of bulk MOS transistors. A characterization of the electrical conduction of this device and its low frequency noise behavior are presented

Dans le domaine de l'électrotechnique, la simulation numérique permet de s'affranchir d'essais qui peuvent être coûteux ou difficiles à réaliser. La Méthode des Éléments Finis est ainsi devenue une approche de référence dans ce contexte car elle permet d'obtenir des résultats précis sur des systèmes aux géométries complexes. Or, la simulation numérique d’un dispositif électrotechnique peut s’avérer coûteuse en temps de calcul du fait d’un nombre d’inconnues et de pas de temps important, ainsi que de fortes non-linéarités des matériaux ferromagnétiques. Il est alors nécessaire de mettre en œuvre des techniques permettant de réduire les temps de calcul nécessaires à la résolution de tels modèles numériques. Les méthodes de réduction de modèles semblent bien adaptées à ce type de problèmes car elles ont déjà été appliquées avec succès dans de nombreux domaines de l’ingénierie, notamment en mécanique des fluides et du solide. Une première catégorie de méthodes permet de rechercher la solution dans une base réduite afin de diminuer le nombre d’inconnues du modèle numérique. Pour ce type d’approche, les méthodes les plus connues sont la Proper Orthogonal Decomposition, la Proper Generalized Decomposition et la Projection d’Arnoldi. Une seconde catégorie regroupe les approches permettant de réduire le coût de calcul dû aux phénomènes non linéaires, grâce à des méthodes d’interpolation telles que l‘Empirical Interpolation Method et la Gappy POD. Cette thèse CIFRE a ainsi été effectuée dans le cadre du LAMEL (laboratoire commun entre le L2EP et EDF R&D) avec pour but d’identifier et d’implémenter les méthodes de réduction les mieux adaptées à l’électrotechnique. Celles-ci devront être capables de réduire le coût de calcul tout en prenant en compte le mouvement du rotor, les non-linéarités des matériaux ferromagnétiques mais aussi l’environnement électrique et mécanique du dispositif. Enfin, un indicateur évaluant l’erreur commise par le modèle réduit a été développé, offrant ainsi la garantie d’une précision suffisante sur les résultats. / In the electrical engineering field, numerical simulation allows to avoid experiments which can be expensive, difficult to carry out or harmful for the device. In this context, the Finite Element Method has become to be one of the most used approach since it allows to obtain precise results on devices with complex geometries. However, these simulations can be computationally expensive because of a large number of unknowns and time-steps, and of strong nonlinearities of ferromagnetic materials to take into account. Numerical techniques to reduce the computational effort are thus needed. In this context, model order reduction approaches seem well adapted to this kind of problem since they have already been successfully applied to many engineering fields, among others, fluid and solid mechanics. A first class of methods allows to seek the solution in a reduced basis, allowing to dramatically reduce the number of unknowns of the numerical model. The most famous technics are probably the Proper Orthogonal Decomposition, the Proper Generalized Decomposition and the Arnoldi Projection. The second class of approaches consists of methods allowing to reduce the computational cost associated to nonlinearities, using interpolation methods like the Empirical Interpolation Method and the Gappy POD. This Ph.D. has been done within the LAMEL, the joint laboratory between the L2EP and EDF R&D, in order to identify and implement the model order reduction methods which are the most adapted to electrical engineering models. These methods are expected to reduce the computational cost while taking into account the motion of an electrical machine rotor, the nonlinearities of the ferromagnetic materials and also the mechanical and electrical environment of the device. Finally, an error indicator which evaluates the error introduced by the reduction technic has been developed, in order to guarantee the accuracy of the results obtained with the reduced model.