Nous avons conçu et réalisé un microscope associant l'imagerie du champ magnétique à l'échelle micrométrique avec l'imagerie topographique en champ proche, destiné à l'étude de la supraconductivité et du magnétisme à basse température. L'intégration du microscope à micro-SQUID dans un réfrigérateur à dilution offre un domaine d'étude encore inexploré en imagerie magnétique. Le champ magnétique est mesuré par un micro-SQUID qui est une boucle de 1 µm de diamètre fabriquée par lithographie électronique et comportant deux jonctions Josephson. L'imagerie topographique est implémentée à travers la microscopie de force. Un résonateur mécanique à quartz en forme de diapason constitue le capteur de force. Il maintient la pointe de Si contenant le micro-SQUID à quelques dizaines de nanomètres de la surface de l'échantillon et permet de connaître la topographie. En mode d'imagerie, le microscope atteint une sensibilité magnétique de 10-3 F0/Hz1/2 et une résolution spatiale magnétique inférieure à 2 µm. A l'aide du microscope, nous avons observé la dynamique des vortex dans un film d'aluminium contenant un réseau de trous. Nous avons pu mettre en évidence le rôle de la taille des trous, le dépiégeage des vortex quand la température approche Tc , la supraconductivité de surface et la relaxation de la distribution des vortex au cours du temps.

Ce memoire resume mes activites de recherche pour la periode 1996-2002. Ce travail s'est articule autour de trois themes : (1) optique de champ proche et nano-optique, (2) propagation et imagerie en milieu diffusant, (3) emission thermique et coherence aux courtes echelles.

Cette thèse effectuée au sein de l'IRSEEM s'inscrit dans le cadre du projet EPEA (EMC Platform for Embedded Applications) du pôle de compétitivité Aerospace Valley. L'objectif de ces travaux est le développement de méthodologies de modélisation des émissions rayonnées de composants électroniques. Les modèles doivent être génériques (i.e. applicable à toute sorte de composant), d'obtention facile et insérables dans des outils de simulation électromagnétique commerciaux. Un modèle capable de prédire les champs électrique et magnétique dans le demi-espace au-dessus d'un dispositif est développé dans un premier temps. Il est basé sur un réseau de sources équivalentes de type dipôles électrique et magnétique. Deux inversions de matrices au sens des moindres carrées permettent leur détermination. Le modèle est caractérisé en termes de robustesse vis-à-vis de perturbations dans les données d'entrée et est ensuite appliqué à plusieurs circuits (passifs et actifs) avec de bons résultats. L'insertion des modèles dans des simulateurs commerciaux est possible grâce à une réduction du nombre de sources. Ce modèle est ensuite utilisé pour deux applications CEM : tout d'abord, la prédiction du couplage entre un dispositif agresseur et une ligne de transmission par deux procédures différentes : une analytique et une seconde numérique, puis la prédiction des champs lointains. Finalement, une nouvelle méthode de modélisation pour recréer les champs électrique et magnétique dans l'espace entourant le dispositif est proposée et validée sur des cas simples.

Ce travail s'inscrit dans l'étude de matériaux chalcogénures susceptibles d'être utilisés dans le développement de mémoires électriques. Notre but était d'apporter un éclairage sur les matériaux et sur les mécanismes susceptibles d'expliquer les commutations électriques en leur sein. Nous ne nous sommes pas intéressés aux phénomènes de changement de phase cristallisé/amorphe intervenant, par exemple, dans le matériau stoechiométrique Ge2Sb2Te5 et à la base du développement des mémoires PC-RAM (Phase Change Random Access Memory). Nous nous sommes plutôt concentrés sur les phénomènes de commutation électrique pouvant être utilisés dans le développement de mémoires R-RAM (Resistive-Random Access Memory). Deux types de matériaux ont été étudiés : les matériaux Ag-Ge-Se sélectionnés pour le développement de " cellules à métallisation programmable " et les matériaux e2Sb2+xTe5 contenant un excès d'antimoine. Dans le premier cas, nous avons d'abord réalisé une étude fondamentale du matériau actif Agx(GeySe1-y)100-x sous forme de verre massif et de film mince. La microscopie en champ proche et la spectroscopie Raman ont été les techniques d'analyse de choix au cours de cette étude. Puis nous avons procédé à une étude de la commutation électrique au sein des films minces par une méthode originale : la microscopie à force atomique conductrice. Cette même technique nous a permis d'étudier les phénomènes de commutation électrique dans des films minces préparés par pulvérisation cathodique de cibles Ge2Sb2+xTe5 contenant un excès d'antimoine (x = 0.25, 0.5, 1).

L'utilisation des nanolabels avec une émission forte et cohérente constitue un développement prometteur de la microscopie de génération de second harmonique (GSH). Dans ce travail de thèse, nous proposons pour la première fois les études de KTiOPO4 (KTP), un matériau non-linéaire bien connu, sous microscopie de GSH à l'échelle de nanoparticule unique. Ce nanosource de lumière peut trouver de nombreuses applications, par exemple comme sonde active de microscopie en champ proche, ou comme marqueur pour la biologie. Nottre approche est générique et peut être appliquée pour d'autre type de nanocristaux pour la microscopie cohérente.

L'évolution vers le monde des nanotechnologies croît actuellement très rapidement. Ces technologies sont présentes dans de nombreux secteurs d'activités allant de l'automobile à la recherche, mais sont encore bien méconnues dans leurs aspects fondamentaux du domaine industriel et scientifique. Nombreux sont les process industriels faisant appel à la température : chauffage, cuisson, traitement thermique, fusion, etc. Les procédés mis en œuvre pour la contrôler et la réguler forment un ensemble complet, la chaîne de mesure thermique. En première ligne, au cœur du process, le capteur constitue l'élément sensible de cette chaîne. Depuis un demi siècle, les techniques de microscopies évoluent pour caractériser la matière et comprendre les phénomènes locaux. Afin de mieux maîtriser cette compréhension les microscopies thermiques ont vu le jour pour déterminer également à l'échelle locale la température afin de connaître le niveau d'énergie. La sonde utilisée est également au cœur du problème. La conception jusqu'au développement de cette nouvelle sonde s'appuie sur des technologies hybrides basées sur des techniques de dépôts en salles blanches ainsi que sur des techniques classiques d'élaboration de thermocouples. La sonde réalisée, certes intrusive, permet d'allier la mesure de températures aux contacts de matériaux et d'offrir la possibilité d'être une sonde active. Elle pourra notamment compléter les sondes actuellement proposées en microscopie de champ proche.

Les convertisseurs statiques constituent un moyen de conversion d'énergie très performant. Néanmoins, ils engendrent des perturbations électromagnétiques importantes pendant les commutations des interrupteurs à semi-conducteur. Dans ce manuscrit, nous étudions la corrélation entre le fonctionnement électrique et le rayonnement magnétique proche d'un variateur de vitesse électrique. Pour ceci, nous avons réalisé un nouveau banc d'essai champ proche. La première utilisation du nouveau banc a été faite sur un système académique type Buck. Cette étude a constitué un bon moyen de validation du banc de mesure avec des résultats comparatifs assez satisfaisants. La deuxième application était plus industrielle. Elle nous a permis d'identifier les sources principales. Des hypothèses simplificatrices nous ont permis d'établir des modèles du premier ordre valable jusqu'aux moyennes fréquences. Grâce à ces modèles nous pouvons prédire le comportement des principales sources de perturbation avant l'étape de conception.

Nos travaux contribuent au développement de la tomographie ultrasonore en champ proche appliquée à l'imagerie du sein. La direction suivie est l'extension de l'échographie radiaire à la tomographie ductale. Dans ce but, l'analyse spectrale par ondes planes est étendue à l'analyse spectrale par ondes elliptiques. Pour celle-ci, les fonctions de décomposition sont des ondes harmoniques à supports ellipsoïdaux caractéristiques des senseurs bistatiques ponctuels, i.e. les doublets élémentaires utilisés de manière intensive par la tomographie en diffraction. Une adaptation de la transformée de Radon permet de bénéficier d'algorithmes performants à base de Transformée de Fourier Rapide (FFT). L'utilisation de protocoles d'acquisition (balayages) spécifiques permet de séparer les paramètres physiques caractérisant les tissus : l'impédance, la vitesse du son, la compressibilité. Des corrections des distorsions géométriques et des effets de la diffraction sont introduites. Le caractère « passe-bande » de la chaîne de mesure est en partie compensé par des procédures de déconvolution. Des simulations numériques ont permis de valider les approches proposées dans un contexte idéalisé (simulations 2D, absence de bruit d'environnement). Ont été développés, notamment, des fantômes de seins en situations saine et en situation pathologique ; les reconstructions tomographiques et échographiques sont comparées.

Thèse de doctorat : Electronique : Lille 1 : 2000. / Résumé en français. Textes en français et en anglais (publications). Bibliogr. en fin de chapitres.

Thèse doctorat : Micro-Electronique. Dispositifs de l'Electronique Intégrée : Villeurbanne, INSA : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. à la fin de chaque chapitre.