Cette thèse a pour but d'étudier le dopage par implantation ionique pour la réalisation des différentes zones dopées des cellules solaires en silicium cristallin (émetteur, champ arrière...). L'avantage de l'implantation ionique, par rapport à la diffusion gazeuse, est de pouvoir contrôler le profil des dopants implantés ainsi que de simplifier les procédés de fabrication des cellules. Deux techniques d'implantation ionique ont été utilisées dans ces travaux, l'implantation classique par faisceau d'ions et l'implantation par immersion plasma. Des dopages au phosphore, au bore et à l'arsenic ont été réalisés par cette technique d'implantation avec une activation par recuit thermique. L'importance de la température de recuit, des doses d'implantation et des couches de passivation sur la qualité électrique des jonctions formées a été mise en évidence. Des jonctions à faible courant de saturation ont pu être obtenues pour les différentes sources dopantes. Ces dopages par implantation ont ensuite été appliqués à la réalisation de cellules solaires en silicium sur substrat de type p (avec un émetteur dopé au phosphore) et sur substrat de type n (avec un émetteur dopé au bore et un champ arrière dopé au phosphore). L'utilisation de l'implantation ionique a permis d'atteindre un rendement de 19,1 % sur les cellules de type p soit un gain de 0,6 %abs par rapport au dopage par diffusion gazeuse, ainsi qu'un rendement de 20,2 % sur les cellules de type n. / This study aims at investigating the use of ion implantation doping for the realization of emitters and back surface fields of silicon solar cells. The benefits of using ion implantation instead of high temperature gaseous diffusion are the possibility to precisely control the dopant concentration profiles as well as to simplify the solar cells fabrication process. Beam line ion implantation and plasma immersion ion implantation techniques have been used and compared during this work. Phosphorus, boron and arsenic have been implanted and activated by thermal annealing to form the various doping layers. The influences of the annealing temperature, of the implantation doses and of the passivation layers on the junction electrical quality have been studied. Low emitter saturation current densities were reached for each dopant. The implanted doped regions were then integrated in p-type silicon solar cell structure (including a phosphorus doped emitter) and in n-type PERT bifacial solar cell structure (including a boron doped emitter and a phosphorus doped back surface field). With the use of ion implantation, efficiency of 19,1 % was reached for the p-type solar cells corresponding to an overall gain of 0,6 %abs as compared to the gaseous diffusion doping, while 20,2 % of efficiency were measured on the n-type bifacial silicon solar cells.

Bien que proposant des avantages importants par rapport à d'autres matériaux, les céramiques présentent un défaut récurrent, qui est leur plus ou moins grande fragilité due à des défauts de structure ou à des impuretés dans les réseaux structuraux. On s’affranchit de ces contraintes en améliorant la pureté des matériaux de base, en maîtrisant mieux les processus de fabrication, en les renforçant et en nanostructurant le matériau. C’est ce qui a donné naissance aux méthodes chimiques d’élaboration dites de « Bottom-up » qui reprennent le schéma de principe de la conception de la céramique naturelle en s’adaptant à la démarche des chimistes : des briques élémentaires représentant une architecture moléculaire sont assemblées pour former un composé macromoléculaire dont la composition est contrôlée à l’échelle atomique. Ce composé est mis en forme, durcit pour être transformé par cuisson en une céramique dont la composition est directement liée à la structure moléculaire des briques. Cette démarche est à l’origine de la voie dite des « polymères précéramiques ». Cette voie chimique s’adapte aux exigences des domaines de l’énergie. Notamment et afin d’exploiter et de saisir les opportunités que constituent l’apparition de nouveaux besoins en matériaux et/ou l’établissement de cahiers des charges stricts au regard des propriétés des matériaux dans ce domaine, la présente étude a pour objet d’élaborer des matériaux à base de BN comme les composites à renforts fibreux, les nanocomposites et les mousses.Après une introduction générale, le chapitre 1 décrit l’état de l’art de BN. Il s’intéresse à la littérature sur les propriétés des différentes formes du BN. La voie PDCs est détaillée et son application à l’élaboration du h-BN. Les différents types de précurseurs et de polymères sont décrits et l’accent est mis sur le borazine et le polyborazylène. La dernière partie concerne l’élaboration des composites à renforts fibreux, les nanocomposites et les mousses à base de BN qui sont considérés.Le chapitre 2 s’intéresse à l’élaboration de C/BN composites à partir de polyborazylènes qui est un projet de recherche sur ITER. Après un rappel sur le contexte de CEA, les différentes étapes liées au procédé d’élaboration des composites sont décrites et étudiées à l’aide d’outils de caractérisation comme la RMN solide,TGA, XRD et SEM. Le chapitre 3 s’intéresse à des nanocomposites qui se caractérisent par des phases nanocristallines de nitrure métallique parmi le nitrure de titane, de zirconium et d’hafnium dispersés dans une matrice de BN faiblement cristallisée. L’accent est mis sur la chimie moléculaire et sur la synthèse de polymétalloborazines qui permettent de conduire par pyrolyse à la formation directe de ces nanocomposites par croissance in-situ de la phase nanocristalline dans la matrice BN. Une étude préliminaire sur la possibilité de mettre en forme les polyméres en vue d’élaborer des structures massives nanocomposites est abordée.Le chapitre 4 se consacre à deux procédés de préparation de mousses. Le premier procédé qui combine la voie PDCs à la chimie intégrative vise à élaborer des mousses BN à porosité hiérarchisée. Le second procédé consiste à mélanger PMMA avec polyborazylènes pour subir des étapes de compactage et de pyrolyse générant des mousses. Pour ces deux types de matériaux, des mesures texturales comme BET et la porosimétrie mercure sont entreprises.Une conclusion générale termine le manuscrit. Elle fait un rappel des travaux entrepris dans chacun des trois chapitres et donne des perspectives liées aux trois types de matériau étudiés pendant la thèse. / Energy developments have brought hexagonal boron nitride-based materials increasing interest for future materials and technologies. The objective of this thesis concerns the preparation of BN shapes for energy applications including fiber-reinforced BN composites, BN-based nanocomposites and BN foams. Fiber-reinforced BN composite and BN nanocomposites display potential as tiles for protection limiters for the Ion Cyclotron Range Frequency antennas in fusion nuclear reactors. Porous BN materials have interests as host material for hydrogen storage and as catalyst supports. The Polymer-Derived Ceramics route which offers new preparation opportunities in chemistry and ceramic sciences is applied to manufacture shaped BN-based materials.Firstly, in the context of C/BN composite, polyborazylene vacuum-assisted infiltration and pyrolysis process was successfully introduced. We focused on the design, elaboration and properties of the C/BN composite through the study of the (1) synthesis and polymerization of borazine, (2) the polyborazylene-to-boron nitride conversion, (3) the morphological texture and mechanical properties of derived C/BN composites. We firstly demonstrated that it is possible to obtain dense-derived C/BN composites (density: 1.773 g cm-3, open porosity: 5.09%) by tuning the viscosity of polyborazylene in the infiltration process. SEM observation presented a very strong bonding between fibers and matrix. TGA under air analysis confirmed the improved oxidation resistance property of C/BN composite compared with C fiber.Secondly, we investigated the design, processing, and properties of transition metal-containing boron nitride nanocomposites from polymetalloborazine. With proper choice of boron nitride precursor, and by controlling the B/M ratio (M = Ti, Zr, Hf), a set of representative polymetalloborazines has been prepared as precursors of nanocomposites. In the reaction of BN source with metal precursor leading to polymetalloborazines, two main mechanisms are mainly concerned: N-H and B-H units of BN percursor react with N-alkyl groups presented in metal precursors. After its pyrolysis under ammonia up to 1000 oC then nitrogen from 1000 to 1500oC, the derived nanocomposites reveal the presence of metal nitride nanocrystales with an average diameter of 6.5 nm homogeneously embedded in a poorly crystallized boron nitride matrix. A preliminary study is presented on the preparation of monolith-type nanocomposites from selected polytitanoborazines. Finally, we applied two PDCs route-based strategies to prepare hierarchically porous and micro cellular BN foams. In the first strategy, monolith-type BN foams with a hierarchical porosity were synthesized from polyborazylene using an integrative chemistry combined-based sequence set-up that consists of the impregnation of silica and carbonaceous templates followed by pyrolysis process and elimination of the template. These novel porous BN architectures display hierarchical and high porosity (76 %) with an open-cell interconnected macroporosity and a surface area up to 300 m2g-1. In the second strategy, a sacrificial processing route has been proposed to fabricate micro cellular BN foams with a porosity of 79 % from a mixture of polyborazylene and poly(methylmethacrylate) (PMMA) microbeads by warm-pressing followed by pyrolysis consisting of the burn-out of PMMA while polyborazylene is converted into BN. These novel BN foams display potential as catalyst supports and host material for hydrogen storage.

Les matériaux céramiques poreux présentent des propriétés de grand intérêt grâce à leur potentiel dans les applications de l'énergie. L'objectif général de cette thèse concerne le développement de matériaux (carbo)nitrures pour la production et le stockage de l'hydrogène (synthèse, caractérisation, propriétés et applications). La voie polymère précéramique, offrant un grand nombre de possibilités dans la chimie et la science des céramiques, est utilisée pour élaborer ces matériaux. Tout d'abord, nous avons préparé les systèmes binaires poreux tels que AlN et BN en répliquant la structure du CMK-3 et du charbon actif. Après pyrolyse, nous avons démontré la faisabilité de produire des nitrures avec une porosité adaptée. Par ailleurs, en couplant la voie polymère précéramique avec la technologie des aérogels, nous avons réussi à préparer des aérogels AlN et BN avec une porosité relativement élevée. Nous avons évalué le potentiel de ces matériaux poreux pour le nanoconfinement de deux hydrures chimiques, l'alanate de sodium et l'ammoniaborane, respectivement. Dans les deux cas, la nanoconfinement a déstabilisé le réseau de l'hydrure et a permis la libération de H2 à de basses températures ; en outre, dans le cas de l'ammoniaborane confiné, aucun sous-produit gazeux indésirable n'a été détectée, ce qui confirme la pureté du H2 dégagé. Deuxièmement, nous avons préparé des systèmes quaternaires poreux par association de AlN/BN avec des céramiques à base de silicium. En particulier, nous avons élaboré des céramiques SiAlCN en utilisant deux approches: la voie à « 2 sources » et la voie à « source unique ». En ce qui concerne la première, nous avons préparé des matériaux mésoporeux ordonnés qui ont été utilisés comme supports catalytiques pour l'hydrolyse d'une solution alcaline de borohydrure de sodium. Nous avons réussi à générer du H2 avec des cinétiques élevées. En ce qui concerne la seconde approche, le travail a porté sur l'étude de la chimie de matériaux SiAlCN et SiBCN. Des mousses cellulaires SiAlCN ont été préparées par l'utilisation de charges sacrificielles. / Porous inorganic materials are of great interest owing to their potential in energy applications. The general objective of the present thesis concerns the development of functional (carbo)nitrides for hydrogen generation and storage (material design, elaboration, properties and applications). The PDCs route, which offers a large number of opportunities in chemistry and ceramic sciences, has been applied to produce functional (carbo)nitrides materials. Firstly, we prepared porous binary systems such as AlN and BN by replicating the structure of CMK-3 and that of activated carbon. After pyrolysis and removal of the template, we demonstrated the feasibility of producing nitrides with tailored porosity. Moreover, by coupling the PDCs route with the aerogel technology, we succeeded in preparing polymer-derived AlN and BN aerogels. We assessed the potential of these porous AlN and BN materials in nanoconfinement of two chemical hydrides, namely sodium alanate and ammoniaborane, respectively. In both cases, the nanoconfinement destabilized the network of the hydride and favored the release of H2 at low temperature. Besides, in the case of nanoconfined ammoniaborane, no evolution of undesired gaseous by-products was observed, which means that pure hydrogen was produced in our conditions. Secondly, we prepared porous quaternary systems through the association of AlN/BN with Si-based ceramics. In particular, we investigated the preparation of SiAlCN with tailored porosity by using two approaches: the “molecular building block” and “single-source precursor” approaches. Concerning the former, we investigated the preparation of ordered mesoporous materials to be used as catalytic supports for hydrolysis of alkaline solution of sodium borohydride. We succeeded in generating high amounts of H2 with attractive kinetics. Concerning the latter approach, the work was focused on the investigation of the chemistry of SiAlCN and SiBCN materials with a particular focus on the elaboration of SiAlCN microcellular foams by a sacrificial processing route.

Le carbure de bore B4C est envisagé en tant qu'absorbeur de neutrons dans les réacteurs nucléaires à neutrons rapides et à caloporteur sodium, RNR-Na, de génération IV. Cette filière de réacteur constitue aujourd'hui la référence pour l'avenir du nucléaire en France. Ainsi, un premier concept de réacteur RNR-Na, nommé ASTRID, devrait être construit aux alentours de 2025. L'objectif de notre étude est de comprendre, d'un point du vue fondamental, les effets induits par les irradiations aux ions, sur la structure cristallographique de B4C, dans différents domaines de pouvoirs d'arrêt. Pour cela, des échantillons de B4C, frittés par Spark Plasma Sintering (SPS) au SPCTS de Limoges, ont été irradiés par des ions de différentes natures et de différentes énergies, nous permettant de favoriser: (i) le pouvoir d'arrêt nucléaire Sn, afin d'induire un endommagement dit balistique dans le matériau, ou (ii) le pouvoir d'arrêt électronique Se, pour induire un endommagement dit électronique. Les irradiations en régime balistique ont été réalisées à l'aide d'ions C+, Ar+ et Au+ à des énergies inférieures au MeV, sur le VdG 4 MV de l'IPNL et auprès de la plateforme JANNuSOrsay. Les modifications structurales de B4C dans des gammes d'endommagement compris entre 0 et 9 dpa ont ainsi pu être étudiées. Les irradiations en régime électronique ont été effectuées par des ions S9+ et I9+ de 60 et 100 MeV sur l'accélérateur Tandem de l'IPNO. L'impact des excitations électroniques sur B4C à des pouvoirs d'arrêt électronique compris entre 4 et 15 keV.nm-1 a été déterminé. Afin d'étudier également les effets couplés de l'irradiation et de la température, toutes les irradiations ont été réalisées à température ambiante (RT), à 500°C et à 800 °C. Les caractérisations microstructurales des échantillons irradiés ont été effectuées principalement par microspectrométrie Raman au CEA Saclay et par Microscopie Electronique en Transmission (MET) in situ à JANNuS-Orsay. Nos études ont permis de mettre en évidence un seuil d'amorphisation du B4C dans les deux régimes d'endommagement à RT. En régime balistique, l'amorphisation du matériau est atteinte pour un taux de 9 dpa environ. En régime électronique, un pouvoir d'arrêt de 9 keV.nm-1 a permis de mettre en évidence une amorphisation du matériau induite par la formation de traces latentes nanométriques amorphes, et leur recouvrement à hautes fluences. De plus, nous avons également montré que la température permettait de limiter l'endommagement dès 500°C dans B4C, voire de l'inhiber presque totalement à 800°C / Boron carbide B4C is a material considered as neutron absorber for the Sodium Fast reactors SFR of the fourth generation. This type of reactor is the reference for the future of the nuclear technology in France. A first prototype of SFR, called ASTRID, should be built around 2025. The aim of this study is to understand, from a fundamental point of view, the effects induced by ion irradiation on the crystallographic structure of B4C, in different energy ranges. So, boron carbide samples were sintered by Spark Plasma Sintering (SPS) technique at the SPCTS laboratory in Limoges (France) and then irradiated with ions of different natures and energies, favoring: (i) the nuclear stopping power, creating ballistic damage in the material, or (ii) the electronic stopping power, creating mainly electronic damage. For the irradiations in the ballistic regime, we used C+, Ar+ and Au+ ions with energies below 1 MeV, on the accelerator VdG 4 MV of the IPNL and on the JANNuS-Orsay plateform. The structural modifications of B4C were studied between 0 and 9 dpa. The irradiations in electronic regime were performed with S9+ and I9+ ions with energies of 60 and 100MeV, at the 15 MV Tandem accelerator of the IPNO. The electronic excitations values corresponding to those conditions are ranging between 4 and 15 keV.nm-1. The irradiations were carried out at room temperature, 500°C and 800°C to study the coupled effects of temperature and irradiation. The structural characterizations of the samples after irradiation were performed by Raman spectrometry at CEA Saclay and by in situ Transmission Electron Microscopy at the JANNuS-Orsay facility. Our study demonstrated the existence of an amorphisation threshold in boron carbide in both irradiation regimes at room temperature. In the ballistic regime, the amorphisation of the material is reached around a value of 9 dpa. In the electronic regime, from a stopping power in between 9 and 10 keV.nm-1 an amorphisation process, induced by the formation of latent tracks and their overlapping at high fluences was observed. Moreover, at 500°C, we showed that the temperature slowed down the damage induced by the irradiation in B4C, and almost totally prevented it at 800°C

Le travail effectué au cours de cette thèse s'inscrit au sein du projet ANR Mascaret, dont l'objectif est la compréhension du phénomène de mascaret, l'étude de ses conséquences sur l'environnement et sa sensibilité aux modifications de cet environnement. La contribution de cette thèse s'inscrit uniquement dans la partie numérique de ce projet. Seul l'aspect transport sédimentaire causé par le mascaret sera abordé. Le but est de construire un modèle numérique de transport sédimentaire général qui pourra notamment s'appliquer au cas du mascaret. Trois méthodes numériques sont explorées, une première permettant le suivi individuel des grains sédimentaires et deux autres permettant de suivre l'évolution de la concentration en grains au sein de l'écoulement. La première méthode considérera les plus petites échelles et sera appelée méthode tracker et consistera en un suivi individuel des grains sédimentaires. La seconde méthode, dite méthode particulaire, portera sur des échelles plus larges et le transport d'une concentration locale en grains sédimentaires. Enfin, la troisième méthode, que l'on appellera méthode des moments, s'intéressera aux échelles les plus larges en transportant un nuage de particules sédimentaires dans son ensemble grâce à une seule particule numérique caractérisée par les moments de sa distribution en concentration interne. Ceci permettra de caractériser le transport sédimentaire de manière locale qui se produit lors du passage d'un mascaret. Deux mascarets ondulés de nombre de Froude proches seront étudiés. Il sera notamment montré que le nombre de Froude n'est pas un critère permettant de caractériser le transport sédimentaire induit par les mascarets. / The work performed during this thesis is a part of the Mascaret ANR project, which aims to understand the phenomenon of tidal bore, the study of its impact on the environment and its sensitivity to changes in that environment. The contribution of this thesis lies solely in the numerical part of this project. Only the sediment transport caused by the tidal bore is discussed. The goal is to build a generic numerical model of sediment transport which can therefore be applied to the specific case of tidal bores. Three methods are explored, a first for individual tracking of sediment grains and two to model the concentration of grains in the flow. The first method considers the smallest scales and will be called tracking method and consists of individual tracking of sediment grains. The second method, called particle method, focuses on larger scales and the transport of local concentration of sedimentary grains. The third method, which we call moments method, will focus on the largest scales, carrying a cloud of sediment grains as a whole using a single numerical particle characterized by the moments of its internal concentration distribution. This will characterize the local sediment transport process occurring during the passage of a tidal bore. Two undulating bores will be studied whose Froude numbers are close. It will be shown in particular that the Froude number is not a criterion to deduce the intensity of the induced tidal bores sediment transport.

Cette thèse porte sur la modélisation des plasmas micro-ondes en mélanges H2/CH4 et H2/CH4/B2H6, utilisés pour le dépôt de diamant intrinsèque et de diamant dopé au bore. L'objectif est d'établir des modèles de cinétique chimique afin de décrire la phase gazeuse et d'appréhender les limitations des modèles physiques nécessaires à l'étude des plasmas H2/CH4 et H2/CH4/B2H6 fonctionnant à haute densité de puissance (haute pression / haute puissance). L'étude repose sur une approche numérique à travers plusieurs modèles physique (1D et 2D) et chimiques qui permet la description physico-chimique de la phase plasma en fonction de nombreux paramètres expérimentaux (pression, puissance, composition du gaz). Une comparaison des résultats numériques a été effectuée systématiquement avec des mesures de densités intégrées radialement réalisées par TDLAS et OES pour les espèces CH4, CH3, C2H2, C2H4, C2H6, B2H6 et B. Cette comparaison a pour objectif la validation des modèles physiques et des schémas cinétiques. Des écarts significatifs entre le modèle et l'expérience ont révélé une limitation intrinsèque à l'utilisation d'une approche ID radiale pour décrire les propriétés du plasma pour les conditions de haute densité de puissance. L'utilisation d'un modèle 2D fluide conçu à partir du logiciel ANSYS Fluent propose une meilleure description des phénomènes de transport mais ne permet pas de prendre en compte les processus électroniques. L'analyse de la composition chimique des plasmas micro-onde H2/CH4, H2/B2/H6 et H2/CH4/ B2H6 a montré une limitation des schémas cinétiques décrivant ces mélanges par une large gamme de conditions opératoires. En particulier les mécanismes C/B de ces modèles ne reproduisent pas la forte influence observée expérimentalement de l'addition de méthane sur le bore atomique. Enfin une étude numérique sur la distribution spatiale des espèces borées à poximité de la surface est confrontée à des résultats expérimentaux sur le dopage de diamant en fonction de différents paramètres du procédé. / This thesis deals with modelling of high power density microware plasmas of H2/CH4 and H2/CH4/B2H6 mixtures used for growing intrinsic and boron-doped diamond films. The aim of this work is to establish chemical kinetic schemes in order to describe the gas phase composition and to manage limitations of physical models of high power density H2/CH4 and H2/CH4/B2H6 plasmas. This investigation relies on a numerical approach using different physical models (ID and 2D) as well as chemical models according to differents experimental parameters (pressures, power, gas composition). Comparisons are carried out with integrated densities of CH4, CH3, C2H2, C2H4, C2H6, B2H6 and B measured by TDLAS and OES in order to validate the models. Significant discrepancies highlight limitation of ID approach for high power density whereas the use of a 2D fluid model (Fluent based) proposes better description of transport phenomena. The chemical analysis of H2/CH4, H2/B2H6 and H2/CH4/B2H6 MW plasmas also shows a limitation of the current kinetic schemes for a wide range of operating conditions. In particular C/B mechanisms do not reproduce the strong influence of methane addition on B. At least, a numerical study of spatial composition of boron species near the substrate is compared to experimental results on doping efficiency.

The main objective of this study was to investigate and quantify the impact of extreme hydrodynamic forces, similar to those generated by tsunami-induced inundation, on structural elements. As part of a comprehensive experimental program and analytical study, pressures, base shear forces, and base overturning moments generated by hydraulic bores on structural models of various shapes were studied. In addition, the impact force induced by waterborne wooden debris of different shapes and masses on the structural models was also investigated. Two structural models, one with circular and the other with square cross-section, were installed individually downstream of a dam-break wave in a high-discharge flume. Three impounding water heights (550, 850 and 1150 mm) were used to produce dam-break waves, which have been shown to be analogous to tsunami-induced coastal inundation in the form of highly turbulent hydraulic bores. Time-history responses of the structural models were recorded, including: pressures, base shear forces, base overturning moments, lateral displacements, and accelerations. In addition, the flow depth-time histories were recorded at various locations along the length of the flume. Regular and high-speed video cameras were used to monitor the bore-structure interaction. The effect of initial flume bed condition (“wet” or “dry” bed) on the forces and pressures exerted on the structural models were also investigated. Moreover, the vertical distribution of pressure around the models was captured. Simple low-height walls with various geometries were installed upstream from the structural models to investigate their efficiency as tsunami mitigation measures. The experimentally recorded data were compared with those estimated from currently available formulations. The results and analysis of the simulated tsunami-induced bore presented in this study will be of significant use to better estimate forces exerted on structures by tsunami-induced turbulent bores. It is expected that this work will contribute to the new ASCE7 Chapter 6 - Tsunami Loads and Effects in which two of this author’s academic supervisors, Drs. Ioan Nistor and Dan Palermo, are members.

L’objectif de cette thèse est de développer une nouvelle génération de matériaux céramiques de confinement plasma pour les moteurs à effet Hall en mettant en oeuvre la voie PDCs pour polymer-derived ceramics ou voie des polymères précéramiques.Un état de l’art des différents matériaux de confinement et un bilan des travaux précédemment menés sur ce sujet ont permis de déterminer les paramètres essentiels de tels matériaux et de s’orienter vers l’utilisation des polymères précéramiques commeprécurseurs des matériaux envisagés. Après avoir détaillé les différents protocoles permettant de modifier chimiquement un polymère commercial avec le bore, de mettre en forme les composés obtenus puis de réaliser la pyrolyse pour générer la céramique, des pièces denses céramiques Si-B-(C)-N ont été réalisées avec une teneur variable en bore. Une étude complète allant de la structure chimique des polymères jusqu’aux propriétés des céramiques résultantes a permis de sélectionner la formulation optimale du polymère comme précurseur de céramique. Des composites c-BN/Si-B-(C)-N ont ensuite été préparés parajout de charges, puis mis en forme et caractérisés avant de procéder à un changement d’échelle visant à préparer des bagues céramiques de taille moteur. La dernière partie consiste en une ouverture sur l’utilisation des polymères précéramiques pour la réalisation de pièces denses Si-Al-(C)-N de composition contrôlée avec en particulier une étude sur l’impact de l’aluminium sur les propriétés des polymères et des céramiques. / The main objective is here to develop a new generation of ceramic materials used for plasma confinement in Hall-effect thrusters using the PDCs (polymer-derived ceramics) route. A state of the art of the different confinement materials and a review of the previous work done on this topic allowed to determine the key parameters of such materials and to move towards the use of preceramic polymers as precursors of the materials envisaged. After having detailed the various protocols used to chemically modify a commercial polymer with boron, to shape the compounds obtained and then to convert the polymers into ceramics bypyrolysis, Si-B-(C)-N dense ceramic pieces have been produced with various boron content. A complete study from the chemical structure of the polymers to the properties of the resulting ceramics allowed selecting the optimal formulation of the polymer as a ceramic precursor. c-BN/Si-B-(C)-N composites were then prepared by filler addition, then shaped and characterized before a scale-up to prepare engine-size ceramic rings. The last part consists of an opening on the use of the PDCs route for the realization of dense Si-Al-(C)-N pieces of controlled composition, with a study of the impact of aluminum on the polymers andceramics properties.

The diploma thesis deals with the issue of a quality assessment of a bore of shotgun barrels. There are mentioned both definitions of a quality shotgun barrel and also a quality of shotgun barrel bore. In conclusion, there are presented particular proposals for evaluation of parameters of surface texture of forged shotgun barrel blanks.

Les excellentes propriétés électroniques, thermiques et mécaniques du graphène confèrent à ce matériau planaire (bi-dimensionnel) un énorme potentiel applicatif, notamment en électronique. Néanmoins, ce matériau présente de sérieux inconvénients qui pourraient limiter son champ d'applications. Par exemple, sa structure de bandes électronique sans bande interdite rend difficile le blocage du courant dans un dispositif. De plus, pour les applications thermoélectriques, sa forte conductance thermique est aussi une forte limitation. Il y a donc beaucoup de défis à relever pour rendre ce matériau vraiment utile pour des applications. Cette thèse porte sur l'étude des propriétés électroniques et thermoélectriques dans les hétérostructures planaires constituées de graphène et de nitrure de bore hexagonal (BN). Différentes configuration de ce nouveau matériau hybride permettent de moduler la bande interdite, la conductance thermique et le coefficient Seebeck. Cette étude a été menée au moyen de calculs atomistiques basés sur les approches des liaisons fortes (TB) et du modèle à constantes de force (FC). Le transport d'électrons et de phonons a été simulé dans le formalisme des fonctions de Green hors équilibre. Les résultats montrent que, grâce à la modulation de la bande interdite, des transistors à base d'hétérostructures de BN et de graphène peuvent présenter un très bon rapport courant passant / bloqué d'environ 10⁴ à 10⁵. En outre, nous montrons l'existence d'états quantiques hybrides à l'interface zigzag entre le graphène et le BN donnant lieu à des propriétés de transport électronique très intéressantes. Enfin, ce travail montre qu'en agençant correctement des nano-flocons de BN sur les côtés d'un nanoruban de graphène, la conductance des phonons peut être fortement réduite alors que l'ouverture de bande interdite conduit à un accroissement important du coefficient Seebeck. Il en résulte qu'un facteur de mérite thermoélectrique ZT plus grand que l'unité peut être réalisé à température ambiante. / Graphene is a fascinating 2-dimensional material exhibiting outstanding electronic, thermal and mechanical properties. Is this expected to have a huge potential for a wide range of applications, in particular in electronics. However, this material also suffers from a strong drawback for most electronic devices due to the gapless character of its band structure, which makes it difficult to switch off the current. For thermoelectric applications, the high thermal conductance of this material is also a strong limitation. Hence, many challenges have to be taken up to make it useful for actual applications. This thesis work focuses on the theoretical investigation of a new strategy to modulate and control the properties of graphene that consists in assembling in-plane heterostructures of graphene and Boron Nitride (BN). It allows us to tune on a wide range the bandgap, the thermal conductance and the Seebeck coefficient of the resulting hybrid nanomaterial. The work is performed using atomistic simulations based on tight binding (TB), force constant (FC) models for electrons and phonons, respectively, coupled with the Green's function formalism for transport calculation. The results show that thanks to the tunable bandgap, it is possible to design graphene/BN based transistors exhibiting high on/off current ratio in the range 10⁴-10⁵. We also predict the existence hybrid quantum states at the zigzag interface between graphene and BN with appealing electron transport. Finally this work shows that by designing properly a graphene ribbon decorated with BN nanoflakes, the phonon conductance is strongly reduced while the bandgap opening leads to significant enhancement of Seebeck coefficient. It results in a thermoelectric figure of merit ZT larger than one at room temperature.