Solid oxide fuel cells (SOFCs) are very attractive as energy generation devices because they are clean, reliable, and almost entirely pollution-free. SOFCs have flexible fuel selections compared with other fuel cell technologies. The main disadvantage of SOFCs is their high operating temperature (~1000ºC for conventional SOFCs) which leads to cell cracking and formation of non-conducting compounds at electrolyte/electrode interfaces. Therefore, intermediate temperature SOFCs (ITSOFCs) in the range of 500-700 ºC has attracted extensive research interests. To achieve high cell performance at reduced temperatures, it requires high-catalytic activity, high ionic conductivity, and comparable thermal expansion coefficient (TEC) of the cell components. To address the above issues, the research focuses on two main approaches (i.e., the interlayer approach and the electrolyte approach) in order to improve the overall cell performance. First, the design of a thin layer of a vertically-aligned nanocomposite (VAN) structure as an interlayer between the electrolyte and cathode is demonstrated. The development of the VAN structures consisted of the cathode material as a perovskite or ordered double perovskite structure, La0.5Sr0.5CoO3 (LSCO) or PrBaCo2O5 delta (PBCO), and the electrolyte material as a fluorite structure, Ce0.9Gd0.1O1.95 (CGO or GDC), were achieved for thin film solid oxide fuel cell (TFSOFCs). The VAN structure significantly improves the overall performance of the TFSOFC by increasing the interfacial area between the electrolyte and cathode and also acts as a transition layer that improves adhesion and relieves both thermal stress and lattice strain. Second, microstructural and electrical properties of Gd-doped CeO2 (GDC, Ce0.9Gd0.1O1.95) thin films electrolyte are studied for intermediate temperature solid oxide fuel cells (SOFCs). The GDC thin film electrolytes with different grain sizes and grain morphologies were prepared by varying the deposition parameters such as substrate temperature, oxygen partial pressure, target repetition rate, and laser ablation energy. The electrical property of the GDC thin film is strongly affected by the grain size. Third, bilayer electrolytes composed of a gadolinium-doped CeO2 (GDC) layer (~6 micrometer thickness) and an yttria-stabilized ZrO2 (YSZ) layer with various thicknesses (~330 nm, ~440 nm, and ~1 micrometer) are achieved by a pulsed laser deposition (PLD) technique for thin film solid oxide fuel cells (TFSOFCs). One effective approach is to incorporate YSZ thin film as a blocking layer in between the GDC and anode for preventing chemical reduction of GDC and electrical current leakage. This bilayer approach effectively improves the GDC's chemical/ mechanical stability and reduces the OCV loss under reducing conditions. The results suggest that the YSZ thin film serves as a blocking layer for preventing electrical current leakage in the GDC layer and also provides chemical, mechanical, and structural integrity in the cell, which leads to the overall enhanced performance.

Les conditions de circulation sur un réseau routier subissent souvent de la congestion. Selon ses sources, la congestion routière peut être classée en deux catégories : la congestion récurrente déterminée par les lois de trafic et la congestion non-récurrente due aux incidents, accidents ou autres aléas sur la route. Grâce à l'avancement des technologies, notamment en informatique, communication et techniques de traitement des données, l'exploitant est devenu capable de détecter les perturbations, de mesurer les effets et même d'anticiper l'état du trafic afin de mieux adapter ses actions d'exploitation. L'information dynamique concernant les conditions de trafic permet aux usagers de réduire l'inconfort et d'effectuer leur choix d'itinéraire de manière plus raisonnable. Pour l'exploitant, le service d'information aux usagers peut servir à la gestion du trafic. Nous avons étudié la contribution potentielle de l'information dynamique au profit individuel des usagers et à la performance collective du système en prenant en compte : i) la congestion récurrente et non-récurrente ; ii) des différents comportements de choix d'itinéraire en fonction de l'accessibilité à l'information ; iii) d'autres actions de gestion du trafic menées par l'exploitant. Un modèle théorique avec une application analytique sur un réseau élémentaire de deux routes parallèles, une paire origine-destination et deux classes d'usagers respectivement informée ou non-informée nous a permis de retirer de nombreuses indications : i) la diffusion excessive de l'information avec un contenu « neutre » dégrade à la fois le profit individuel et la performance du système ; ii) l'information dynamique avec certain contenu « coopératif » peut contribuer l'optimisation du système sans causer le problème d'acceptabilité ; iii) l'information dynamique et d'autres mesures de gestion dynamique s'interagissent de manière complémentaire à l'optimisation du trafic / Traffic conditions on a road network often suffer from congestion. According to sources, the traffic congestion can be classified into two categories : recurrent congestion determined by the physic laws of traffic and non-recurrent congestion due to incidents, accidents or other hazards on the road. Thanks to the advancement of technologies, including computers, communications and data processing, the traffic operator is now able to detect disturbances, to measure the effects and even to anticipate traffic conditions to better match traffic management activities. Dynamic information on traffic conditions enables users to reduce discomfort and make their route choice decision more reasonable. For the operator, the service user information may be used as a traffic management tool. We investigated the potential contribution of dynamic traffic information for the benefit of individual users and system performance by taking into account : i) recurring congestion and non-recurring ; ii) different route choice behaviours based on accessibility to information service ; iii) other traffic management actions taken by the traffic operator. A theoretical model with an analytical application on a simple two-parallel-road network, an origin-destination pairs and two user classes, respectively-informed or non-informed has given many conclusions : i) an excessive distribution of traffic information with a « neutral » content damages both the individual profit and system performance ; ii) traffic information with some « cooperative » content may help optimize the system performance without causing acceptability problem ; and iii) dynamic information and other traffic management tools interplay in a complementary manner to optimize the traffic

Afin de pouvoir continuer la miniaturisation de la brique de base des circuits électroniques, le transistor MOS, l’introduction d’oxyde de grille à haute permittivité était inévitable. Un empilement de type high-k/grille métal en remplacement du couple SiO2 /Poly-Si est introduit afin de limiter le courant de fuite tout en conservant un bon contrôle électrostatique du canal de conduction. L’introduction de ces matériaux pose naturellement des questions de fiabilité des dispositifs obtenus et ce travail s’inscrit dans ce contexte. Afin de réaliser des mesures de durée de vie sans avoir à finir les dispositifs, une méthode utilisant le C-AFM sous ultravide est proposée. Le protocole expérimental repose sur une comparaison systématique des distributions des temps de claquage obtenues à l’échelle du composant et à l’échelle nanométrique. La comparaison systématique des mesures s’avère fiable si l’on considère une surface de contact entre la pointe et le diélectrique de l’ordre du nm². Des distributions de Weibull présentant une même pente et un même facteur d’accélération en tension sont rapportées montrant une origine commune pour le mécanisme de rupture aux deux échelles.Une résistance différentielle négative, précédant la rupture diélectrique, est rapportée lors de mesures courant–tension pour certaines conditions de rampe. Ce phénomène de dégradation de l’oxyde, visible grâce au C-AFM , est expliqué et modélisé dans ce manuscrit par la croissance d’un filament conducteur dans l’oxyde. Ce même modèle permet aussi de décrire la rupture diélectrique.Finalement, l’empilement de grille bicouche du noeud 28nm est étudié. Une preuve expérimentale montrant que la distribution du temps de claquage du bicouche est bien une fonction des caractéristiques de tenue en tension propres de chaque couche est présentée. / In order to continue the scaling of the MOS transistor the replacement of the gate oxide layer by a high K/Metal gate was mandatory. From a reliability point of view, the introduction of these new materials could cause a lifetime reduction. To test the lifetime of the device a new technique using the C-AFM under Ultra High Vacuum is proposed. The experimental approach is based on a systematic comparison between the time to failure distribution obtained at device scale and at nanoscale. The comparison is reliable if we assume a contact surface of several nm² under the tip. Weibull distributions with a same slope and a same voltage acceleration factor have been found exhibiting a common origin of breakdown at both scales.We have reported a negative differential resistance phenomenon during Current-Voltage measurements. This degradation phenomenon has been modelled and explained by the growth of a conductive filament in the oxide layer. This model is also able to describe the breakdown of the oxide layer.Finally the bi layer gate stack of the 28nm node was studied. The first experimental proof confirming that the lifetime distribution of the bi-layer gate stack is a function of the lifetime of each layer taken separately is presented.