Le materiau Cu2SnS3 (CTS) est un semi-conducteur caracterisé par une bande interdite direct et un fort coefficient d'absorption optique dans le domaine du visible. Ces propriétés font de lui un des composes les plus attractifs pour une application photovoltaïque en couches minces. Compare aux technologies concurrentes, le CTS tire ces principaux avantages du nombre et de la nature de ses éléments. Ils sont abondants et non toxiques, une tendance encourageante qui promet de développer une future technologie de photopiles a faible cout et respectueuse de l’environnement. L’objectif de ce travail est de réaliser des dépôts de films minces microstructures de CTS a partir de nanoparticules du même matériau. Pour se faire, un protocole expérimental original a été adopte en associant deux procédés d’élaboration simple : hydrothermal et CVD a courte distance. Cette approche a permis de s’affranchir des procédés conventionnels couteux actuellement employés. / The Cu2SnS3 compound (CTS) is a semiconductor characterized by a direct band gap and a high optical absorption coefficient in the visible range. These properties make it one of the most attractive materials for thin-film photovoltaic (PV) applications. Compared to competing technologies, CTS derives its main benefits from the number and nature of its constituent elements. They are abundant and non-toxic. This encouraging trend is propitious for the development of future low cost and environmentally friendly solar cell technology. The aim of our study is to develop CTS thin films from the same nanostructured source material. To this end, we have have developed an original experimental procedure, by combining two simple, low-cost and environmentally friendly processes: Hydrothermal and Short-Range CVD. This approach has made it unnecessary to use the conventional costly processes presently employed.

Dans cette thèse, j'ai étudié la relation entre la symétrie cristalline, la symétrie des interactions magnétiques et des soliton topologiques dans des couches minces magnétiques épitaxiées. Le cas particulier de couches avec une symétrie C2v a été considéré. Ces couches ont un intérêt particulier par leurs propriétés anisotropes qui permettent une stabilisation de solitons magnétiques avec différentes symétries et nombres topologiques. J'ai utilisé des approches théoriques et expérimentaux pour étudier ce phénomène :Approche micromagnétique :La relation entre les formulations atomistes et micromagnétiques des interactions magnétiques a été étudiée en fonction de la symétrie cristalline. Ceci a permis d'expliquer la présence des interactions anisotropes et d'étudier leur effet sur la configuration des solitons magnétiques 1D et 2D.La discussion commence par le plus simple soliton 1D, la paroi des domaines, et pas par pas des nouvelles interactions et symétries sont ajoutées afin de caractériser les conditions de stabilité et les propriétés des solitons 2D, les skyrmion et anti-skyrmions.Notre méthode a permis d'étudier les solitons topologiques 2D sur une large gamme de paramètres, et de construire un diagramme de phase en fonction de l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya (DMI) et du champ magnétique appliqué. Trois types de solitons topologiques 2D ont été identifiées (skyrmions, bulles skyrmioniques et skyrmions supercritiques) en fonction de leur taille et leur réponse à un champ magnétique externe.On a aussi montré qu'une inversion du signe de la DMI selon deux directions perpendiculaires permet la stabilisation d'anti-skyrmions. Un modèle micromagnétique a été développé pour étudier la différence de configuration et d'énergie entre skyrmions et anti-skyrmions. On montre que l'interaction dipolaire rompt la symétrie circulaire de l'anti-skyrmion et le rend plus stable que le skyrmion.Approche expérimentale :J'ai préparé différentes couches magnétiques épitaxiées de symétrie C2v. Pour chaque système, je décris les paramètres de croissance et la symétrie cristalline, suivi par les résultats des caractérisations magnétiques et finalement les résultats de microscopie magnétique.J'ai étudié la symétrie et l'intensité de la DMI dans une tricouche Au/Co/W à aimantation perpendiculaire. La DMI dans ce système induit une chiralité horaire de la modulation de spin avec une forte anisotropie de l'intensité de la DMI, venant de la symétrie C2v. Des skyrmions dans ce système devraient avoir une forme elliptique. Nous avons stabilisé des skyrmions dans des films continus et dans des nanostructures. Leur configuration magnétique a été étudiée par XMCD-PEEM et MFM, mais sans observer des propriétés anisotropes.Pour augmenter l'effet des interactions anisotropes sur la configuration des skyrmions, j'ai développé le système W/Co/Au-Pt(solution solide). Des études par microscopie ont montré la stabilisation des bandes magnétiques parallèles à l'axe facile dans le plan dans ce système. Des études par microscopie Kerr ont montré que l'origine de cette configuration en bandes parallèles est une forte anisotropie de la dynamique du mouvement des parois.Des mesures MFM en champ magnétique statique ont été effectuées afin de confiner des bulles skyrmioniques elliptiques, mais la sensibilité de ces mesures à des couches ultrafines a été insuffisante pour caractériser leurs propriétés anisotropes.Des mesures XMCD-PEEM ont permis d'observer la structure interne de parois selon l'axe planaire difficile du système. Ces mesures mettent en évidence un composant Néel de la paroi.Finalement, j'ai préparé et étudié un système W/Fe/Co/Au avec le but de stabiliser des anti-skyrmions. Cependant, le système n'a pas montré l'aimantation hors-du-plan qui est nécessaire pour stabiliser ces solitons. Ce signifie que l'anisotropie planaire de l'interface W/Fe domine l'anisotropie perpendiculaire de l'interface Co/Au. / In this thesis I studied the relationship between the crystal symmetry, the symmetry of the magnetic interactions and topological solitons in epitaxial magnetic thin films. The case of thin films with C2v symmetry has been considered. These systems are particularly interesting for the anisotropic properties that allow stabilising magnetic solitons with different symmetries and topology. I used theoretical and experimental approaches to investigate this phenomenon:Micromagnetic approach:The relationship between the atomistic and the micromagnetic formulations of magnetic interactions was studied as a function of the crystal symmetry.This allowed to explain the presence of anisotropicinteractions and study their effect on the configurations of 1D and 2D magnetic solitons. The discussion starts from the simplest 1D soliton, the domain wall, and step-by-step new interactions and symmetries are added in order to characterize the stability conditions and the properties of 2D solitons, skyrmions and anti-skyrmions. Our method allowed to study 2D topological solitons over a wide range of parameters and build a phase diagram as a function of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) strength and magnetic field intensity. This allowed us to distinguish three kinds of 2D topological solitons (skyrmions, skyrmionic bubbles and supercritical skyrmions) as a function of their size and response to an external magnetic field. We show that an inversion of DMI strength along perpendicular directions allows the stabilisation of anti-skyrmions. A micromagnetic model is developed to study the configuration and energy differences between skyrmions and anti-skyrmions. This shows that the dipolar interaction breaks the circular symmetry of the antiskyrmion and makes it more stable than the skyrmion.Experimental approach:Epitaxial magnetic systems with C2v symmetry have been grown. For each system I describe the growth parameters and crystal symmetry, followed by the results of the magnetic characterisation and finally the results from the magnetic microscopy measurements.I have investigated the DMI symmetry and strength in an out-of-plane magnetised epitaxial Au/Co/W trilayer. The DMI in this system promotes a clockwise chirality of the spin modulation with a strong anisotropy in the DMI strength. This anisotropy arises from the C2v symmetry of the Co/W stack.Skyrmions in this system should have an elliptical shape. We stabilised skyrmions in continuous films and in nanopatterned structures. Their magnetic configurations have been displayed with different microscopic techniques, XMCD-PEEM and MFM, without identifying anisotropic properties.We designed the W/Co/Au-Pt (solid solution) system to increase the effect of the anisotropic interactions on the skyrmion configuration. Microscopy studies in naturally demagnetised areas show that stripe domains parallel to the in-plane easy axis are stable in this system. The configuration with a larger periodicity has been found even for thinner Co layer after demagnetisation with a magnetic field. Kerr microscopy studies of the DW dynamics allowed to evidence the origin of this magnetic configuration, which arises from a strong anisotropy in the DW motion.MFM measurements with the application of a static magnetic field have been performed in order to confine elliptical skyrmionic bubbles but the reduced sensitivity of this technique to thin magnetic systems did not allow to display and characterise them. XMCD-PEEM measurements allowed to display the internal structure of the DWs along the in-plane hard axis of the system. They show the presence of a Néel DW component. Finally I have grown and studied a W/Fe/Co/Au system where anti-skyrmions may in principle be stabilised. However, the system did not show the out-of-plane magnetisation which is fundamental for the stabilisation of skyrmions. This means that the W/Fe in-plane anisotropy dominates the Co/Au out-of-plane anisotropy.

L’arséniure de gallium est un semi-conducteur disposant de propriétés physiques adaptées à laréalisation de dispositifs optoélectroniques et hyperfréquences. Ces dispositifs sonttypiquement réalisés sur des substrats massifs de GaAs, chers et fragiles. Nous proposonsdans cette thèse de les remplacer par un substrat innovant ne comprenant qu’une fine couchede GaAs reportée sur un substrat saphir (GaAsOS) à l’aide de la technologie Smart CutTM.Cette technologie permet de ne prélever qu’une fine couche de GaAs sur un substrat donneuret de le reporter sur un substrat saphir. Elle se base sur l’implantation d’ions légers (H/Hetyp.) dans le substrat GaAs, reporté par la suite sur le substrat saphir par collage direct. Unefracture est induite au niveau de la zone implantée, aboutissant au transfert de la couche deGaAs superficielle sur le substrat saphir. Après des étapes de finition, le substrat GaAsOSprésente des propriétés similaires à celles d’un substrat de GaAs massif. / Gallium arsenide is a compound semiconductor, whose properties are perfectly suited to themanufacturing of optoelectronic and RF devices. These devices are usually realized usingbulk GaAs substrates, which are fragile and expensive. The aim of this PhD is to replace themwith engineered substrates based on a thin single-crystal GaAs layer reported on a sapphire(GaAsOS) substrate by the Smart CutTM technology. This technology allows to only take therequested GaAs thickness from a donor substrate and to transfer it on a sapphire one. It isbased on light (H and/or He) ion implantation into the GaAs donor, which is assembled tosapphire using direct bonding. Fracture is induced on the implanted zone, inducing superficialGaAs layer transfer onto the sapphire substrate. After some finishing steps, the GaAsOSsubstrate properties are similar to the GaAs bulk substrate ones.

Graphène est un candidat pour la préparation de dispositifs spintroniques de nouvelle génération tirant partie de sa grande longueur de diffusion de spin et de la grande mobilité de ses porteurs de charge. En interagissant avec matériau ferromagnétique, il pourrait en outre devenir un élément actif, comme le suggèrent des études récentes par physique des surfaces, qui mettent en évidence un moment magnétique de quelques fractions de magnéton de Bohr dans le graphène en contact avec du fer, et une séparation en spin des bandes électroniques du graphène, d'environ 10 meV, par un effet Rashba au contact d'un élément de grand numéro atomique (l'or). La façon dont le graphène peut influencer les propriétés, par exemple magnétiques, des matériaux qui y sont contactés, reste peu étudiée. Les systèmes hybrides de haute qualité, constitués de graphène en contact avec des couches minces magnétiques ou des plots de taille nanométrique, sont des terrains de jeu pour explorer les deux aspects, la manipulation des propriétés du graphène par son interaction avec d'autres espèces, et vice versa. Dans le graphène contacté à des couches magnétiques ultra-minces par exemple, de forts effets d'interface pourraient être exploités pour contrôler l'aimantation du matériau magnétique. L'auto-organisation quasi-parfaite récemment découverte pour des plots nanométriques sur graphène, pourrait permettre d'explorer les interactions magnétiques, potentiellement transmises par le graphène, entre plots. Trois systèmes hybrides de haute qualité, intégrant du graphène préparé par dépôt chimique en phase vapeur sur le surface (111) de l'iridium, ont été développés sous ultra-haut vide (UHV) : des films ultra-minces de cobalt déposés sur graphène, et intercalés à température modérée entre graphène et son substrat, ainsi que des plots nanométriques riches-Co et -Fe, organisés avec une période de 2.5 nm sur le moiré entre graphène et Ir(111). Auparavant, des films de 10 nm d'Ir(111), monocristallins, déposés sur saphir, ont été développés. Ces films ont été par la suite utilisés comme substrats en remplacement de monocristaux massifs d'Ir(111). Ces nouveaux substrats ont ouvert la voie à des caractérisations multi-techniques ex situ, peu utilisées jusqu'alors pour étudier les systèmes graphène/métaux préparés sous UHV. Au moyen d'une combinaison de techniques de surface in situ et de sondes ex situ, les propriétés structurales, vibrationnelles, électroniques et magnétiques des trois nouveaux systèmes hybrides ont été caractérisées et confrontées à des calculs ab initio. Un certain nombre de propriétés remarquables ont été mises en évidence. L'interface entre graphene et cobalt implique de fortes interactions C-Co qui conduisent à une forte anisotropie magnétique d'interface, capable de pousser l'aimantation hors de la surface d'un film ultra-mince en dépit de la forte anisotropie de forme dans ces films. Cet effet est optimum dans les systèmes obtenus par intercalation entre graphène et iridium, qui sont par ailleurs naturellement protégés des pollutions de l'air. Les plots nanométriques, au contraire, semblent peu interagit avec le graphène. Des plots comprenant environ 30 atomes restent superparamagnétiques à 10 K, n'ont pas d'anisotropie magnétique, et leur aimantation est difficile à saturer, même sous 5 T. D'autre part, la taille des domaines magnétiques semble dépasser celle d'un plot unique, ce qui pourrait être le signe d'interactions magnétiques entre plots. / Graphene is a candidate for next generation spintronics devices exploiting its long spin transport length and high carrier mobility. Besides, when put in interaction with a ferromagnet, it may become an active building block, as suggested by recent surface science studies revealing few tenth of a Bohr magneton magnetic moments held by carbon atoms in graphene on iron, and a Rashba spin-orbit splitting reaching about 10 meV in graphene on a high atomic number element such as gold. The extent to which graphene may influence the properties, e.g. magnetic ones, of the materials contacted to it was barely addressed thus far. High quality hybrid systems composed of graphene in contact with magnetic thin layers or nanoclusters are playgrounds for exploring both aspects, the manipulation of the properties of graphene by interaction with other species, and vice versa. In graphene contacted to ultra-thin ferromagnetic layers for instance, strong graphene/ferromagnet interface effects could be employed in the view of manipulating the magnetization in the ferromagnet. The recently discovered close-to-perfect self-organization of nanoclusters on graphene, provides a way to probe magnetic interaction between clusters, possibly mediated by graphene. Three high quality hybrid systems relying on graphene prepared by chemical vapor deposition on the (111) surface of iridium have been developed under ultra-high vacuum (UHV): cobalt ultra-thin and flat films deposited on top of graphene, and intercalated at moderate temperature between graphene and its substrate, and self-organized cobalt- and iron-rich nanoclusters on the 2.5 nm-periodicity moiré between graphene and Ir(111). Prior to these systems, 10 nm-thick Ir(111) single-crystal thin films on sapphire were developed: they were latter employed as a substrate replacing bulk Ir(111) single-crystals usually employed. This new substrate opens the route to multi-technique characterizations, especially ex situ ones which were little employed thus far for studying graphene/metal systems prepared under UHV. Using a combination of in situ surface science techniques (scanning tunneling microscopy, x-ray magnetic circular dichroism, spin-polarized low-energy electron microscopy, auger electron spectroscopy, reflection high-energy electron diffraction) and ex situ probes (x-ray diffraction, transmission electron microscopy, Raman spectroscopy, MOKE magnetometry) the structural, vibrational, electronic, and magnetic properties of the three new graphene hybrid systems were characterized and confronted to first-principle calculations. Several striking features were unveiled. The interface between graphene and cobalt involves strong C-Co interactions which are responsible for a large interface magnetic anisotropy, capable of driving the magnetization out-of-the plane of the surface of an ultra-thin film in spite of the strong shape anisotropy in such films. The effect is maximized in the system obtained by intercalation between graphene and iridium, which comes naturally air-protected. Nanoclusters, on the contrary, seem to weakly interact with graphene. Small ones, comprising ca. 30 atoms each, remain super paramagnetic at 10 K, have no magnetic anisotropy, and it turns out difficult, even with 5 T fields to saturate their magnetization. Besides, the magnetic domains size seem to exceed the size of a single cluster, possibly pointing to magnetic interactions between clusters.

Depuis la première observation du phénomène de Diffusion Raman Exaltée de Surface (DRES) en 1974 de nombreuses méthodes ont été développées pour contrôler l'arrangement de nanostructures métalliques sur une surface dans le but d'augmenter le signal de diffusion Raman. La valeur du facteur d'amplification de la DRES résulte principalement de l’accroissement localisé du champ électromagnétique pour des surfaces métalliques nanostructurées. Des études antérieures ont révélé que l'espacement nanométrique entre les nanoparticules constituait des zones de forte exaltation appelées «points chauds». Nous avons développé et breveté une méthode de lithographique assistée par AFM permettant la fabrication de surfaces métalliques. Il a été démontré que cette méthode fournissait une approche relativement simple pour réaliser d’une part des surfaces reproductibles à géométrie contrôlée à l’échelle nanométrique, et d’autre part des surfaces modèles pour étudier l'influence de la géométrie des motifs sur l'effet DRES. Afin d'étudier la relation entre les propriétés optiques et la géométrie de nos systèmes la résonance plasmon localisée de surface (LSPR) et le facteur d'exaltation du champ électrique local ont été simulés par éléments finis. Les zones de forte exaltations ont été localisées sur les nanostructures par microscopie par photoémission d'électrons (PEEM) et l'effet DRES a été démontré en effectuant des mesures Raman avec plusieurs molécules cibles. Les corrélations effectuées entre les résultats de PEEM, les calculs du champ local et les facteurs d’exaltation Raman seront présentées en lien avec les paramètres géométriques des motifs de nanostructures. / Since the first observation of Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) in 1974 a variety of methods have been developed to physically control the arrangement of metallic nanostructures onto a surface in order to enhance Raman signals. The magnitude of the SERS enhancement factor is mainly driven by the enhanced local electromagnetic field in nanostructured metal surfaces. Gaps between adjacent nanoparticles give rise to strong enhancement effects, often referred as ‘hot spots’. One way to produce highly efficient SERS substrates is to develop a reproducible system of interacting metal nanostructures capable of high field enhancement.We patented a force-assisted Atomic Force Microscopy lithographic method allowing the fabrication of a metallic substrate. It will be shown that this method also provides a relatively simple approach to realize reproducible patterns with controlled geometry that can be used to study the influence of specific pattern geometry on SERS phenomenon.In order to investigate the relationship between optical properties and pattern geometries, localized surface plasmon resonance (LSPR) and local electric field enhancement are simulated.Whereas electric field enhancement regions (hot spot) have been observed on the top of the nanostructures with PhotoEmission Electron Microscopy (PEEM), SERS effect has been demonstrated by performing Raman measurements using several probe molecules. Correlations between PEEM measurements, Raman exaltation and local field calculations are presented in relation with the geometrical parameters of the nanostructured patterns.

Ce travail de thèse est dédié à l'étude des effets induits sur des matériaux à effet magnétocalorique géant par impact d'ions lourds. Ces matériaux présentent une transition de phase de premier ordre liée à une forte variation d'entropie potentiellement exploitable pour le développement de systèmes de réfrigération magnétique efficaces. En contrepartie la présence d'une hystérésis thermique et la faible gamme de température utile limitent leur potentiel. Dans ce travail, nous avons exploité les effets spécifiques de l¿impact des ions lourds à basse vitesse pour modifier ces caractéristiques, en engendrant du désordre et en créant des défauts ponctuels. Dans les couches minces d'arséniure de manganèse, qui possèdent une transition de phase magnéto-structurale, nous avons montré que ces défauts agissent comme des centres de nucléation et suppriment l'hystérésis thermique de façon stable dans le temps. En faisant varier les conditions d'irradiation, nous avons pu dégager le rôle fondamental de la densité de collisions élastiques induites par ces irradiations. Les effets des ions sur des couches minces de FeRh, un autre matériau à effet magnétocalorique géant présentant une transition de phase de type métamagnétique, ne permettent pas de supprimer l'hystérésis ce qui souligne l'importance de la présence d¿un changement de phase structurale dans le processus de suppression de l'hystérésis. Par ailleurs, nos investigations révèlent que le contrôle du nombre d'ions par unité de surface impactant l'échantillon permet de moduler la température de transition de phase. Cet effet constitue une nouvelle méthode prometteuse pour les applications. / This work aims to study the effects of slow heavy ions on giant magnetocaloric materials. These materials present a first order phase transition coupled to a strong variation of entropy potentially exploitable for the development of systems of effective magnetic refrigeration. On the other hand, the thermal hysteresis and the small range of working temperatures restrict the use of these materials. In this work, we exploited the specific effects of slow heavy ions impact to modify these characteristics. Ion collisions induce disorder and point-like defects into materials. In manganese arsenide thin films, presenting a magneto-structural transition, we demonstrated that this new defects act like nucleation centers which suppress the thermal hysteresis in a stable way in time. By varying irradiation conditions, we were able to highlight the fundamental role of the density of elastic collisions generated by these irradiations. Effects of ions in iron-rhodium thin films, another giant magnetocaloric material with a metamagnetic phase transition were also studied. In this case, the thermal hysteresis is not suppressed by the ions impact indicating that the phase structural change plays an important role in the reduction of the thermal hysteresis. Furthermore our investigations demonstrated that by controlling irradiation conditions, in particular the number of incident ions on a given sample surface, the temperature of the phase transition can be modulated. This effect is a new promising method for applications.

L’objectif de ce travail est de déterminer expérimentalement les paramètres d’entrée des logiciels de simulation, puis de comparer les résultats expérimentaux et numériques pour différents métaux ainsi que pour leurs oxydes. La configuration GLAD a été volontairement choisie pour les structures inclinées particulières qu’elle permet.Le processus de formation de dépôt en phase vapeur (PVD) peut être divisé en trois étapes : l'éjection d'atomes de la cible, le transport vers le substrat et la croissance des couches minces. Chacune est simulée par un logiciel : SRIM pour l’éjection de matière de la cible suite à l’impact avec un ion, SIMTRA pour le transport des atomes de la cible jusqu’au substrat et Simul3D pour la croissance des dépôts. L’évolution des propriétés des couches inclinées (angle d’inclinaison des colonnes β, épaisseur de la couche, contraintes résiduelles, etc) en fonction de la position et de l’angle d’orientation du substrat est étudiée.Les résultats expérimentaux et numériques se complètent mutuellement et permettent une meilleure compréhension des nombreux aspects de l’étude. / The objective of the present work is to determine experimentally the input parameters of the modelling software and then to compare experimental and numerical results in the case of different metals and their oxides. The GLAD configuration was deliberately chosen for the particular angled structures it allows.The Physical Vapor Deposition (PVD) process can be divided in three steps: ejection of atoms from the target, transport to the substrate and growth of the thin films. Different softwares have been developed for each step: SRIM is a computer program that calculates the interactions of energetic ions; SIMTRA simulates the transport of the atoms from the target to the substrate and Simul3D simulates the growth of the film. The evolution of the thin angled films’ properties (column tilt angles β, thickness, residual stress, etc.) versus the orientation of the substrate is studied.The experimental and numerical results complement each other and allow a better understanding of the many aspects of the study.

L'approche développée est une méthode "bottum-up" pour la réalisation d'électrodes nanostructurées pour des dispositifs de stockage et de production de l'énergie. Tout d'abord, la nanostructuration de surface est effectuée par voie électrochimique, une technique peu coûteuse, permettant un contrôle précis de la géométrie et facile à mettre en oeuvre sur de grandes surfaces. Ces nanostructures sont ensuite fonctionnalisées par la technique de dépôt de couche atomique ("Atomic Layer Deposition ", ALD). Cette technique est particulièrement intéressante pour la fonctionnalisation de surface car elle permet de déposer des matériaux de haute qualité sur de grandes surfaces avec un contrôle de l'épaisseur à l'échelle atomique. La combinaison de la nanostructuration par voie électrochimique et de la fonctionnalisation de surface par ALD est donc particulièrement intéressante pour les applications visées : la photocatalyse, l'électrocatalyse et les batteries au lithium. L'élaboration d'une électrode hybride à partir de nanotubes de TiO2 et de SnO2 pour les batteries Li-ion est décrite. La seconde étude concerne l'élaboration d'une anode pour des piles à combustibles à éthanol, composée de nanotubes de TiO2, de SnO2 et de Pd. La dernière partie concerne la fabrication d'une photoélectrode nanotubulaire ordonnée pour la production de dihydrogène. Les membranes d'alumine servent de matrice pour le d epôt de NiO et de Sb2S3 par ALD. / The approach developed here is the so-called bottum-up method to design nanostructured electrodes that can be use for energy storage and production. First, the surfaces are structured at the nanoscale using electrochemical methods. This method is not expensive, it allows a total control of the geometry and it is easy to implement on large surfaces. Then, the nanostructures are functionalized by Atomic Layer Deposition (ALD). This technique is particularly useful for surface functionalization as it allows to deposit high quality materials on large surfaces with a thickness control at the atomic scale. The combination of the electrochemical structuring with the surface functionalization by ALD is particularly attractive for the targeted applications : photocatalysis, electrocatalysis and lithium batteries. The development of a hybrid anode consists of SnO2 coated TiO2 nanotubes for Li-ion batteries is described. The second study is the development of anodes for direct ethanol fuel cells consists of the nanotubes of TiO2, SnO2 and Pd. The last part focused on the production of ordered nanotubular photoelectrode for the production of hydrogen. The alumina membranes are used as a template for the deposition of NiO and Sb2S3 by ALD.

La miniaturisation des appareils électroniques et la multiplication de leur fonctionnalités explique l’intérêt croissant porté aux microsources d’énergie telles que les microbatteries au lithium. Ces dernières sont principalement conçues pour une utilisation rechargeable, mais des systèmes non rechargeables peuvent également êtes envisagés pour certaines applications. Actuellement, la principale limitation de ces systèmes est leur capacité surfacique, n’excédant pas 200 µAh.cm-2. Afin d’obtenir une forte capacité surfacique, nous nous sommes intéressés à CuO, un matériau réagissant avec le lithium suivant un mécanisme de conversion, et présentant une capacité volumique théorique élevée (425 µAh .cm-2.µm-1). Des couches minces de CuO ont ainsi été préparées par pulvérisation radiofréquence à cathode magnétron sous atmosphère réactive (Ar + O2). L’influence des paramètres de dépôts (concentration d’oxygène, pression totale, température des substrats, distance cible-substrat, configuration de la cible) sur leurs propriétés chimiques, morphologiques et structurales a été étudiée. Ces dernières ont également été corrélées à leurs performances électrochimiques, obtenues avec un électrolyte liquide ou un électrolyte solide. / The miniaturization of electronic components and their increasing number of functionalities induce a great interest for energy microsources such as thin films batteries. There are mainly developed for secondary systems, even if primary systems are also convenient for some applications. Currently, the main limitation is their specific capacity which does not exceed 200 µAh.cm 2.µm 1. In order to get a system having a high surfacic capacity, we focused on CuO, which react with lithium according to a conversion mechanism and exhibit a large theoretical capacity (425 µAh .cm-2.µm-1). CuO thin films were prepared by radiofrequency magnetron sputtering in a reactive mixture (Ar + O2). The influence of some deposition parameters (oxygen concentration, total pressure, substrate-target distance, the intentional heating or not of the substrates, target configuration) on their chemical, morphological and structural properties were investigated. The latter were also linked to their electrochemical performances, obtained with a liquid electrolyte or a solid electrolyte.

Les matériaux SiNOC:H en couches minces, de par leur flexibilité stœchiométrique, présentent une vaste gamme de propriétés et sont aujourd'hui utilisés industriellement dans de nombreuses applications : microélectronique, photovoltaïque, mécanique, etc. Nous avons ici choisi de nous intéresser plus particulièrement au carbonitrure de silicium hydrogéné SiCN:H déposé par PECVD micro-onde à partir du précurseur organosilicié liquide Tétraméthylsilane (TMS). Le but est de proposer une alternative à l'utilisation du gaz silane utilisé pour déposer ce matériau dans les procédés PECVD BF industriels tout en accroissant les vitesses de dépôt. Décomposition du TMS en phase plasma dans un mélange gazeux Ar/NH 3 /TMS et propriétés des couches minces déposées sont étudiées puis corrélées. Une attention particulière est portée aux premières étapes de croissance et à l'étude de l'interface film/substrat. / SiNOC:H Thin-films, due to their stoichiometric flexibility, present a wide range of properties and are now used industrially in numerous applications: microelectronics, photovoltaics, mechanics, etc. We have here chosen to focus more particularly onhydrogenated silicon carbonitride SiNC:H deposited by microwave PECVD from the liquid organosilicon precursor Tetramethylsilane (TMS). The aim is to propose analternative to the use of silane pyrophoric gas currently used to deposit such materials in industrial PECVD Low Frequency/low deposition rates plasma processes. Decomposition of Ar/TMS/NH3 in the plasma phase, and resulting properties of deposited thin films are studied and correlated. Particular attention is paid to the early stages of films growth and to the study of film/substrate interface.