L'oxyde thermoélectrique (TE) Ca3Co4O9 se place avantageusement pour les applications de conversion d'énergie en raison de ses bonnes propriétés TE, ses stabilités chimique et thermique à l'air à haute température et l'absence de biotoxicité. Une étude comparative des apports respectifs de procédés de consolidation (frittage conventionnel-CS, pressage à chaud-HP et frittage flash-SPS) a été menée pour déterminer les conditions expérimentales d'obtention de céramiques Ca3Co4O9 aux caractéristiques TE et fiabilité optimisées pour être intégrées dans des dispositifs TE. Par le procédé HP, les conditions optimales (920°C, 30 MPa, 24 h) ont permis d'élaborer des matériaux denses (96 %) et fortement texturés, avec un maxima de pôles {001} de 22 mrd et une croissance notable des grains dans les plans (a,b). Il en découle une faible résistivité ab (5.25 m.cm à 900 K) et donc un facteur de puissance PFab remarquable (595 µW.m-1.K-2). Les caractéristiques mécaniques sont considérablement améliorées en comparaison avec la céramique CS. Des céramiques plus denses (99.6 %) ont été élaborées dans des temps très courts par SPS, mais avec une faible texture. PFab est plus faible que celui obtenu par HP. Les propriétés mécaniques sont toutefois meilleures. D'autre part, des matériaux Ca3Co4O9 multicouches ont été élaborés et les propriétés TE obtenues sont anisotropes. L'anisotropie de la résistivité c/ab vaut 13.5 dans la plage 0-350 K, mais diminue au-delà de 350 K et avoisine 8.8 à 900 K. L'anisotropie PFab/PFc vaut 12 à 900 K. La conductivité thermique abest plus élevée que c. Le facteur de mérite est plus élevé dans les plans (a,b), avec ZTab = 0.16 à 900 K et (ZTab/ ZTc) = 4.6.

Global warming and developments of alternative energy technologies have become important issues nowadays. Subsequently, the concept of energy harvesting is rising because of its ability of transferring waste energy into usable energy. Thermoelectric devices play a role in this field since there is tremendous waste heat existing in our lives, such as heat from engines, generators, stoves, computers, etc. Thermoelectric devices can extract the waste heat and turn them into electricity. Moreover, the reverse thermoelectric phenomenon has the function of cooling which can be applied to refrigerator or heat dissipation for electronic devices. However, the energy conversion efficiency is still low comparing to other energy technologies. The efficiency is judged by thermoelectric figure of merit (ZT), defined by Seebeck coefficient, electrical conductivity and thermal conductivity. In order to improve ZT, thin film materials are good candidates because of their structural effects on altering ZT.    Ca3Co4O9 thin films grown by reactive radio frequency magnetron sputtering followed by post-annealing process is studied in this thesis. Structural properties of the films with the evolution of elemental ratio (Ca/Co) of calcium and cobalt have been investigated. For the investigations, three samples having elemental ratio 0.82, 0.72, and 0.66 for sample CCO1, CCO2 and COO3, respectively, have been prepared. Structural properties of the films have been investigated by X-ray diffraction (XRD) θ-2θ and pole figure analyses. Surface morphology of the films has been investigated by scanning electron microscopic (SEM) analyses. The highly oriented and phase pure epitaxial Ca3Co4O9 thin films were obtained in the end.   Mixing of ScN and CrN to obtain ScxCr1-xN solid solution thin films by DC magnetron sputtering is the other task in this thesis. Growth of ScN and CrN thin films were studied first in order to get the best mixed growth conditions. The phase shifts between ScN (111) and CrN (111) peaks were observed in mixed growth films by XRD θ-2θ measurements, indicating the formation of ScxCr1-xN. Surface morphology of the films were investigated by SEM. The (111)-oriented ScxCr1-xN thin films with decent surface smoothness grown by DC magnetron sputtering at 600 °C in pure nitrogen with bias were developed.