Les mémoires à pont conducteur (CBRAM) sont une option actuellement étudiée pour la prochaine génération de mémoires non volatiles. Le stockage des données est basé sur la commutation de la résistivité entre les états de résistance élevée (HRS) et faible (LRS). Sous polarisation électrique, on suppose qu'un trajet conducteur est créé par la diffusion des ions de l'électrode active dans l'électrolyte solide. Récemment, une attention particulière a été portée sur les dispositifs contenant un élément semi-conducteur tel que le tellure, fonctionnant avec des courants réduits et présentant moins de défaillances de rétention. Dans ces « subquantum CBRAMs », le filament est censé contenir du tellure, ce qui donne une conductance de 1 atome (G₁atom) significativement réduite par rapport aux CBRAMs standard et permettant ainsi un fonctionnement à faible puissance. Dans cette thèse, nous utilisons la spectroscopie de photoélectrons par rayons X (XPS) pour étudier les réactions électrochimiques impliquées dans le mécanisme de commutation des CBRAMs à base de Al₂O ₃ avec des alliages ZrTe et TiTe comme électrode active. Deux méthodes sont utilisées: i) spectroscopie de photoélectrons par rayons X de haute énergie non destructive (HAXPES) pour étudier les interfaces critiques entre l'électrolyte (Al₂O ₃ ) et les électrodes supérieure et inférieure et ii) les faisceaux d'ions à agrégats gazeux (GCIB), une technique de pulvérisation qui conduit à une dégradation plus faible de la structure, avec un profilage en profondeur XPS pour évaluer les distributions des éléments en profondeur. Des mesures ToF-SIMS sont également effectuées pour obtenir des informations complémentaires sur la répartition en profondeur des éléments. Le but de cette thèse est de clarifier le mécanisme de changement de résistance et de comprendre les changements chimiques aux deux interfaces impliquées dans le processus de « forming » sous polarisation positive et négative ainsi que le mécanisme de « reset ». Pour cela, nous avons effectué une comparaison entre le dispositif vierge avec un état formé, i.e. l'échantillon après la première transition entre HRS et LRS et un état reset, i.e. l'échantillon après la première transition entre LRS et HRS.L'analyse du « forming » positif pour les dispositifs ZrTe / Al₂O ₃ a montré une libération de Te liée à l’oxydation de Zr due au piégeage de l'oxygène de l'Al₂O ₃ sous l’effet du champ électrique. D'autre part, pour les dispositifs TiTe / Al₂O ₃, la présence d'une couche importante d'oxyde de titane à l'interface avec l'électrolyte a provoqué une dégradation permanente de la cellule en polarisation positive. Pour le « forming » négatif, nos résultats montrent un mécanisme hybride, à savoir une combinaison de formation de lacunes d'oxygène dans l'oxyde provoquée par la migration de O2- entraîné par le champ électrique vers l'électrode inférieure et la libération de tellure pour former des filaments conducteurs. De plus, les résultats obtenus par profilométrie XPS et ToF-SIMS ont indiqué une possible diffusion de Te dans la couche d'Al₂O ₃. Lors du « reset », il y a une recombinaison partielle des ions oxygène avec les lacunes d'oxygène près de l'interface TiTe / AlAl₂O ₃ avec une perte de Te. Un mécanisme hybride a également été observé sur les dispositifs ZrTe / Al₂O ₃ pendant le « forming » négatif. En tenant compte du rôle important de la migration d'oxygène dans la formation / dissolution des filaments, nous discutons également des résultats obtenus par XPS avec polarisation électrique in- situ (sous ultravide) pour mieux comprendre le rôle de l'oxydation de surface et des interfaces dans la commutation résistive. / Conducting bridging resistive random accessmemories (CBRAMs) are one option currently investigated for the next generation of non volatile memories. Data storage is based on switching the resistivity between high (HRS) and low (LRS) resistance states. Under electrical bias,a conductive path is assumed to be created by ions diffusion from the active electrode into the solid electrolyte. Recently, special attention has been drawn to devices containing an elemental semiconductor such as tellurium, operating with reduced currents and less retention failures. In these subquantum CBRAM cells, the filament is thought to contain tellurium , yielding a 1-atomconductance (G₁atom) significantly reduced compared to standard CBRAMs and thus allowing low power operation. In this thesis, we use X-rayphotoelectron spectroscopy (XPS) to learn about electrochemical reactions involved in the switching mechanism of Al₂O₃ based CBRAMswith ZrTe and TiTe alloys as active electrode. Two methods are used: i) non-destructive Hard X-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES) to investigate the critical interfaces between the electrolyte (Al₂O₃) and the top and bottom electrodes and ii) Gas Cluster Ion Beams (GCIB), a sputtering technique that leads to lower structure degradation, combined with XPS depth profiling to evaluate chemical depth distributions. To FSIMS measurements are also performed to get complementary in-depth chemical information.The aim of this thesis is to clarify the driving mechanism and understand the chemical changes at both interfaces involved in the forming process under positive and negative polarization as well as the mechanism of the reset operation. For that,we performed a comparison between as-grown state, i.e. the pristine device with a formed state,i.e. the sample after the first transition between HRS and LRS, and reset state, i.e. the sample after the first transition between LRS and HRS.Conducting bridging resistive random access memories (CBRAMs) are one option currently investigated for the next generation of non-volatile memories. Data storage is based on switching the resistivity between high (HRS) and low (LRS) resistance states. Under electrical bias,a conductive path is assumed to be created byions diffusion from the active electrode into the solid electrolyte. Recently, special attention has been drawn to devices containing an elemental semiconductor such as tellurium, operating with reduced currents and less retention failures. In these subquantum CBRAM cells, the filament is thought to contain tellurium , yielding a 1-atom conductance (G₁atom) significantly reduced compared to standard CBRAMs and thus allowing low power operation. In this thesis, we use X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to learn about electrochemical reactions involved in the switching mechanism of Al₂O₃ based CBRAMs with ZrTe and TiTe alloys as active electrode. Twomethods are used: i) non-destructive Hard X-rayphotoelectron spectroscopy (HAXPES) toinvestigate the critical interfaces between the electrolyte (Al₂O₃) and the top and bottom electrodes and ii) Gas Cluster Ion Beams (GCIB), a sputtering technique that leads to lower structure degradation, combined with XPS depth profiling to evaluate chemical depth distributions. To FSIMS measurements are also performed to get complementary in-depth chemical information.The aim of this thesis is to clarify the driving mechanism and understand the chemical changes at both interfaces involved in the forming process under positive and negative polarization as well as the mechanism of the reset operation. For that,we performed a comparison between as-grown state, i.e. the pristine device with a formed state,i.e. the sample after the first transition between HRS and LRS, and reset state, i.e. the sample after the first transition between LRS and HRS.

Ce travail porte sur la formation et la caractérisation de nouveaux systèmes organiques-inorganiques par l'utilisation de films de Langmuir et de la technique de Langmuir-Blodgett. Plusieurs voies ont ainsi été explorées afin d'obtenir des films minces hybrides aux propriétés multiples, en particulier magnétiques. L'utilisation de l'interaction entre monocouches cationiques et des anions présents en sous-phase a ainsi permis l'organisation de différents polyanions inorganiques en structure lamellaire. Cette stratégie a ensuite été généralisée au cas de colloïdes de Bleu de Prusse, composés bimétalliques étendus. Une large étude (de la préparation à la caractérisation) a été consacrée à ces matériaux mixtes Bleu de Prusse-dérivé amphiphile de Ru(bpy)3 2+. Il a été également montré que la cristallisation du Bleu de Prusse et de ses analogues est favorisée en-dessous des films de Langmuir. Finalement, la coordination d'ions dissous en sous-phase avec des molécules amphiphiles à l'interface permet d'élaborer de nouveaux systèmes pouvant former des films LB, ce qui est notamment le cas d'agencements à base de cyanures métalliques.

Dans ce mémoire sont présentés des résultats expérimentaux des phénomènes d'électrofiltration pour des conditions physico-chimiques représentatives de systèmes naturels, ainsi qu'une comparaison des mesures de laboratoire avec des mesures de polarisation spontanée (PS) effectuées sur le terrain. Les résultats expérimentaux montrent que : a) la circulation d'un fluide en condictions diphasiques n'augmente pas le coefficient d'électrofiltration [Guichet et al., J.G.R., 2003] comme cela a été longtemps suspecté, b) la présence de minéraux néoformés (calcite et hydroxydes d'aluminium) peut masquer les propriétés électriques de la roche sur laquelle ils précipitent. Ainsi une inversion du signe du coefficient de couplage électrocinétique est observée avec les deux minéralogies secondaires étudiées [Guichet and Zuddas, G.R.L., 2003], rendant inexacte l'interprétation qualitative habituelle des mesures PS. <br />Des mesures de coefficients de couplage PS mesurés sur le terrain, et des analyses géochimiques de fluides ont été regroupées, et comparées à l'ensemble des données de laboratoire. L'ordre de grandeur des mesures de terrain coïncide avec l'ordre de grandeur de mesures de laboratoire, lorsque les mesures PS sont faites à proximité de sources. Sinon plusieurs hypothèses, reflétant souvent des modèles géologiques très différents, peuvent être avancées pour imputer l'origine du signal PS à des circulations de fluides ayant été échantillonnées régionalement. Finalement un suivi géochimique des fluides est indispensable pour interpréter correctement les données d'électrofiltration.<br />Enfin nous avons suivi l'électrofiltration lors de précipitation de calcite, dans la gamme de pH 4 à 12 et montré que l'électrofiltration change de signe sous certaines conditions, et interprété ces mesures par une modélisation de la triple-couche électrique [Guichet et al., G. J. I., 2006].