[Truncated abstract] Infrared (IR) detectors have many applications, from homeland security and defense, to medical imaging, to environmental monitoring, to astronomy, etc. Increasingly, the wave- length dependence of the IR radiation is becoming important in many applications, not just the total intensity of infrared radiation. There are many types of infrared detectors that can be broadly categorized as either photon detectors (narrow band-gap materials or quantum structures that provide the necessary energy transitions to generate free car- riers) or thermal detectors. Photon detectors generally provide the highest sensitivity, however the small transition energy of the detector also means cooling is required to limit the noise due to intrinsic thermal generation. This thesis is concerned with the tech- nique of resonant-cavity-enhancement of detectors, which is the process of placing the detector within an optically resonant cavity. Resonant-cavity-enhanced detectors have many favourable properties including a reduced detector volume, which allows improved operating temperature, or an improved signal to noise ratio (or some balance between the two), along with a narrow spectral bandwidth. ... Responsivity of another sample annealed for 20 hours at 250C in a Hg atmosphere (ex-situ) also shows resonant performance, but indicates significant shunting due the mirror layers. There is good agreement with model data, and the peak responsivity due to the absorber layer is 9.5×103 V/W for a 100 'm ×100 'm photoconductor at 80K. An effective lifetime of 50.4 ns is extracted for this responsivity measurement. The responsivity was measured as a function of varying field, and sweepout was observed for bias fields greater than 50 V/cm. The effective lifetime extracted from this measurement was 224 ns, but is an over estimate. Photodiodes were also fabricated by annealing p-type Hg(1x)Cd(x)Te for 10 hours at 250C in vacuum and type converting in a CH4/H2 reactive ion etch plasma process to form the n-p junction. There is some degradation to the mirror structure due to the anneal in vacuum, but a clear region of high reflection is observed. Measurements of current-voltage characteristics at various temperatures show diode-like characteristics with a peak R0 of 10 G measured at 80K (corresponding to an R0A of approximately 104 cm2. There was significant signal from the mirror layers, however only negligible signal from the absorber layer, and no conclusive resonant peaks.

Quantum dots (QDs) are potentially advantageous tools for both diagnostics and therapeutics due to their light emitting characteristics. The impact of QDs on biological systems however, is not fully understood. The aim of this project therefore, was to investigate the interaction of a series of different surface modifies QDs with macrophages and their subsequent toxicity. CdTe/CdSe (core), ZnS (shell) QDs with either an organic, COOH or NH2 polyethylene glycol (PEG) surface coatings were used. Fluorescent COOH polystyrene beads (PBs) at (Ø) 20nm and 200nm were also studied. J774.A1 murine ‘macrophage-like' cells were treated for two hours with QDs (40nM) of PBs ($50μg.ml^{-1}$) in the presence of 10% FCS prior to assessment of cellular uptake via confocal microscopy and flow cytometry. COOH and $NH_{2}$ (PEG) QDs, as well as 20nm and 200nm PBs entered macrophages within 30 minutes, and were found to locate within endosomes, lysosomes and the mitochondria. T.E.M. also illustrated particles, including organic QDs, to be present inside J774.A1 cells within membrane- bound vesicles at two hours. Organic QDs were unable to be visualised via fixed cell confocal microscopy. Live cell confocal microscopy (without 10% FCS) did suggest however, that organic QDs entered cells in low quantities up to 30 minutes, after which fluorescence declined. Particle toxicity was determined over 48 hours via the MTT, LDH and GSH assays, as well as via assessment of their potential to produce the pro-inflammatory cytokine (TNF-α) and effect cytosolic $Ca^{2+}$ signalling in the J774.A1 cells. Organic QDs were found to be highly toxic at all time points and concentrations used. Both COOH and $NH_{2 }$ (PEG) QDs induced significant (p<0.0001) cytotoxicity (MTT and LDH assays) at 80nM after 48 hours, as well as significant (p<0.01) GSH depletion over 24 hours at all doses, as well as increasing the level of cytosolic $Ca^{2+}$ at 40nM when assessed over 30 minutes. Organic and NH2 (PEG) QDs were found to significantly increase TNF-α production after 24 hours at 80nM. The findings of this study demonstrate that QDs differ in their uptake by macrophages according to their surface coating, with the organic surface coated QDs being the most toxic. At sub-lethal concentrations, in the presence of 10% FCS, the COOH and $NH_{2}$ (PEG) QDs are taken up resulting in GSH depletion and modulated $Ca^{2+}$ signalling, with $NH_{2}$ (PEG) QDs and organic QDs only eliciting limited TNF-α production. Interestingly however, despite these observations, QD surface coating does not affect the intracellular fate of these NPs, with all of the different surface coated QDs observed to be present in endosomes, lysosomes and the mitochondria within J774.A1 macrophage cells. Therefore, in conclusion, the surface coating of QDs plays a significant role in their interaction with macrophages, their uptake and their subsequent toxicity.

Les matériaux photorefractifs sont ici mis en oeuvre pour l'analyse sans contact des très faibles vibrations engendrées en surface d'une pièce mécanique brute et donc rugueuse. Nous réalisons un couplage entre un faisceau de référence et un faisceau signal issu de la surface vibrante et construisons, grâce a l'effet photorefractif, un oscillateur local qui va interférer en teinte plate avec le faisceau signal transmis quelle que soit la structure spatiale de ce dernier. De plus, le matériau photorefractif va s'adapter aux phénomènes lents, correspondant a des vibrations parasites ou a des déréglages du système, tout en restant sensible aux vibrations de hautes fréquences (ultrasons). Le cdte:v est le matériau photorefractif que nous avons choisi. Il présente des performances adaptées a notre application sur une plage de longueur d'onde comprise entre un et un virgule cinquante-cinq micromètre. Nous présentons une étude des propriétés photorefractives de ce matériau et en particulier une méthode qui nous a permis de déterminer avec précision la densité effective de pièges des échantillons testés. Nous avons ensuite mis au point un senseur photorefractif qui présente des sensibilités comparables a celles des techniques classiques qui elles ne fonctionnent qu'avec des ondes planes. Pour cela, nous avons applique un champ électrique continu au cristal photorefractif afin de mettre en quadrature le signal transmis et l'oscillateur local. Un avantage de cette technique sous champ est la très faible influence du phénomène de compétition electron-trou, présent dans nos cristaux, permettant une réponse indépendante de la longueur d'onde utilisée. Enfin, nous travaillerons en régime d'atténuation car on évite ainsi un phénomène de résonance gênant tout en accédant a la même sensibilité qu'en régime d'amplification

Ce travail montre l'intérêt, par deux aspects, des semiconducteurs semimagnétiques CdMnTe pour l'étude des propriétés structurales, magnétooptiques et électroniques des puits quantiques II-VI. La première partie est consacrée à la caractérisation des interfaces CdTe/CdMnTe dans des puits quantiques asymétriques. Le large effet Zeeman dû à l'interaction d'échange porteurs-Manganèse de la transition excitonique fondamentale, déterminé par des mesures de magnétoréflectivité et d'effet Kerr, permet une analyse précise du profil de concentration du Manganèse à proximité de l'interface. Nous mettons ainsi en évidence le mécanisme de ségrégation qui résulte l'échange d'atomes entre deux monocouches adjacentes en cours de croissance. Dans la seconde partie, l'effet Zeeman géant de la bande de conduction est utilisé pour polariser totalement le spin des électrons d'un gaz bidimensionnel de densité intermédiaire présent dans un puits quantique semimagnétique. Cette propriété permet de découpler les phénomènes dépendant et non-dépendant du spin des électrons et d'étudier ainsi les effets à N corps au sein d'un gaz d'électrons bidimensionnel. L'analyse des mesures de magnéto-transmission inter-niveaux de Landau met en évidence la création de paires électron-trou liés par l'interaction coulombienne. L'énergie de liaison de ce complexe est toutefois fortement réduite par deux mécanismes dus au gaz d'électrons : l'écrantage et le remplissage de l'espace des phases. Un autre effet à N corps est manifeste : l'interaction d'échange électron-électron qui permet d'expliquer, conjointement avec l'interaction d'échange porteurs-Manganèse, la polarisation complète du gaz à un faible champ magnétique. Un modèle au premier ordre, incluant ces trois effets, reproduit le comportement des énergies des transitions en champ.

Ce manuscrit présente l'étude de l'effet photorefractif dans le proche infrarouge et, plus particulièrement, l'étude des matériaux sensibles dans cette gamme de longueurs d'onde. la première partie du travail a consiste a étudier les matériaux existants, provenant de la microélectronique, le GaAs et l'InP. Les études réalisées, tant expérimentales que théoriques, ont permis de comprendre leurs propriétés et de mettre en évidence leurs limitations, notamment pour les applications dans la gamme de longueurs d'onde autour de 1,3 m. au vu de ces résultats, nous avons propose une technique d'optimisation des performances de gaas utilisant l'irradiation électronique. L'irradiation induit une légère variation du niveau de fermi, qui doit favoriser l'effet photorefractif a 1,3 m. Les résultats obtenus ont montre que l'effet attendu était fortement contrebalance par la création au milieu de la bande interdite, d'un défaut d'irradiation. L'influence directe de ce défaut a été établie grâce au développement d'un modèle théorique de l'effet photorefractif prenant en compte deux niveaux de pièges profonds. En parallèle a cette étude de l'effet d'irradiation, nous avons travaille sur les composes ii-vi, comme le CdTe. Les premiers cristaux étudiés présentent des gains photorefractifs intéressants avec des faisceaux de faible puissance. Ces résultats confirment les promesses de ces cristaux pour une extension de l'effet photorefractif vers 1,5 m. Pour finir, nous présentons une technique d'amplification du gain photorefractif qui utilise l'application d'un champ alternatif carre. une augmentation du gain d'un ordre de grandeur est obtenue.