Ce travail de thèse décrit les propriétés électroniques de nanodispositifs couplés entre transistors à nanotubes de carbone (CNTFETs) et nanocristaux semiconducteurs colloïdaux CdSe/ZnS individuels en régime de détection de charge unique à température ambiante. Les transferts de charges élémentaires entre nanotubes et nanocristaux sont mis en évidence par les fluctuations temporelles du courant des transistors à tension de grille fixée, et font apparaître un signal à deux niveaux (bruit télégraphique ou RTS), observé sur des échelles de temps entre 1s et 0.1 ms. Les temps d’occupation τ des niveaux de courant suivent une loi de puissance P(τ)~τ-α où l’exposant α varie entre 1.5 et 4 (typiquement proche de 2.8). Cette observation suggère que les fluctuations de charges observées sont à la base des phénomènes de "clignotement optique" des nanocristaux colloïdaux étudiés. L’analyse spectroscopique des dispositifs permet d’attribuer ce clignotement à des pièges dans la bande interdite des nanocristaux, avec une énergie de chargement Ec de l’ordre de 200 meV. L’approche présentée dans ce travail peut être étendue à des mesures électro-optiques, et donc permettre une meilleure compréhension des phénomènes physiques contrôlant les propriétés optoélectroniques de nanodispositifs à base de nanocristaux semiconducteurs. / We study the electronic properties of coupled semiconductor nanocrystals and carbon nanotubes. We report measurements of single electron transfers between single CdSe colloidal nanocrystal coupled to a carbon nanotube field effect transistor at room temperature in ambient conditions. The measurements consist of nanotube current level monitoring as a function of time for fixed gate voltage. We observe a sequence of high - low currents (random telegraph signal) on time scales up to several seconds with ms sampling time. We attribute the two level current fluctuations to the transfer of single electron onto the nanocrystal. The probability of the occupation time τ at the high or low current state follows a power law of the form P(τ)~τ-α where exponent α lies between 1.5 and 4 (typically close to 2.8). The observation suggests that the two-level current switching is similar to the fluorescence intermittency (optical blinking) observed in individual quantum dots. The spectroscopic analysis of the devices based on coupled semiconductor nanocrystals and carbon nanotubes is consistent with the charging of nanocrystal defect states with a charging energy of Ec ~ 200 meV. The approach developed here enables to probe the trap state dynamics in quantum dots in ambient air and room temperature from a purely electrical approach, and therefore to better understand the physics at hand in (opto)electronic devices based on quantum dots.

Le transfert de spin ouvre la voie à un nouveau contrôle de l'aimantation d'un nanoaimant utilisant un courant polarisé en spin plutôt qu'un champ magnétique. Plusieurs travaux ont montré l'efficacité de ce phénomène dans des nanopiliers aux aimantations perpendiculaires. Par conséquent, nous avons décidé pour cette thèse d'analyser en détail l'effet du transfert de spin sur ces dispositifs.Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à une approche globale du compor-tement de ces systèmes basée sur l'étude de leurs diagrammes de phase courant-champ. Grâce à la comparaison de nos données expérimentales avec différentes prédictions théoriques nous avons démontré que la plupart de nos observations sont expliquées par la brisure de la symétrie uni-axiale de nos systèmes engendrée sans doute par un axe d'anisotropie et/ou un champ magnétique non-perpendiculaires. De plus, nous avons développé une description purement énergétique de ces dispositifs permettant de comprendre simplement l'origine physique de leur comportement.Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés au processus de retournement de l'aimantation de ces nanopiliers commençant par la nucléation d'un domaine et se poursuivant par la propagation d'une paroi de domaine. Notre étude combine les analyses de phénomènes thermiquement activés, de diagrammes de phase et de simulations micromagnétiques. Elles tendent toutes à montrer que le processus de nucléation est proche d'un comportement de type Stoner-Wohlfarth alors que le processus de propagation semble très dépendant de la structure de la paroi de domaine en particulier pour l'action du transfert de spin / The discover of spin-transfer opens a new way to control the magnetization of a nano-magnet using a spin polarized current instead of a magnetic field. Many studies showed that it is particularly efficient in nanopillar spin-valves with perpendicular magnetizations. Therefore, we decided to analyse into more details the impact of a spin polarized current on these devices during this thesisFirst, we were interested in a global approach of the behavior of these systems based on the understanding of their field and current phase diagrams. Comparing our experimental re-sults with various theoretical predictions, we demonstrated that their main features are ex-plained by a breaking of the uniaxial symmetry of the spin-valves due, for instance, to a non-perpendicular anisotropy axis or applied magnetic field. Moreover, we developed a purely energetic description of these devices allowing to understand simply the physical origin of their behavior.Then, we focused on the magnetization reversal process of these nanopillars dominated by a domain nucleation followed by domain wall propagation. We combined for this study the analysis of a thermally activated phenomenon called telegraph noise, of phase diagrams and of micromagnetic simulations. They all lead to the conclusion that the nucleation process is well described by a Stoner-Wohlfarth behaviour whereas the propagation process seems very dependent on the structure of the domain wall especially for the action of the spin-transfer.

Le transfert de spin ouvre la voie à un nouveau contrôle de l'aimantation d'un nanoaimant utilisant un courant polarisé en spin plutôt qu'un champ magnétique. Plusieurs travaux ont montré l'efficacité de ce phénomène dans des nanopiliers aux aimantations perpendiculaires. Par conséquent, nous avons décidé pour cette thèse d'analyser en détail l'effet du transfert de spin sur ces dispositifs. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à une approche globale du comportement de ces systèmes basée sur l'étude de leurs diagrammes de phase courant-champ. Grâce à la comparaison de nos données expérimentales avec différentes prédictions théoriques nous avons démontré que la plupart de nos observations sont expliquées par la brisure de la symétrie uniaxiale de nos systèmes engendrée sans doute par un axe d'anisotropie et/ou un champ magnétique non-perpendiculaires. De plus, nous avons développé une description purement énergétique de ces dispositifs permettant de comprendre simplement l'origine physique de leur comportement. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés au processus de retournement de l'aimantation de ces nanopiliers commençant par la nucléation d'un domaine et se poursuivant par la propagation d'une paroi de domaine. Notre étude combine les analyses de phénomènes thermiquement activés, de diagrammes de phase et de simulations micromagnétiques. Elles tendent toutes à montrer que le processus de nucléation est proche d'un comportement de type Stoner-Wohlfarth alors que le processus de propagation semble très dépendant de la structure de la paroi de domaine en particulier pour l'action du transfert de spin.

Dans ce travail de thèse, nous étudions des modèles mathématiques de la dynamique des populations en environnements déterministe et stochastique. Pour les environnements déterministes, nous considérons trois modèles. Le premier est un modèle intra-guilde prenant en compte des effets d'un environnement spatial hétérogène avec une migration rapide des individus entre les différents sites. Le deuxième est un modèle de pêche dans une zone constituée d’une aire marine protégée où la pêche est interdite et d’une zone où la population de poissons est pêchée. Enfin le troisième est un modèle prédateur-proie considérant une proie et deux prédateurs avec des réponses fonctionnelles de Beddington-DeAngelis. Pour les environnements stochastiques, nous étudions un modèle épidémique SIRS et un modèle prédateur-proie en prenant en compte un bruit télégraphique. Nous étudions le comportement dynamique de ces modèles et nous recherchons les conditions de maintien ou de disparition des espèces modélisées. / In this thesis, we consider mathematical population dynamics models in deterministic and stochastic environments. For deterministic environments, we study three models: an intraguild model with the effects of spatial heterogeneous environment and fast migration of individuals; a fishery model with Marine Protected Area where fishing is prohibited and an area where the fish population is harvested; a predator-prey model which has one prey and two predators with Beddington-DeAngelis functional responses. For stochastic environments, we study SIRS epidemic model and predator-prey models under telegraph noise. We try to present the dynamical behavior of these models and show out the existence or vanishing of species in the models.