Cette thèse porte sur la fabrication de diodes Schottky sur diamant pour des applications hautes puissances. La croissance du diamant et son dopage sont aujourd'hui bien maîtrisés. La passivation de la surface du diamant (surface à terminaison oxygène) requise pour minimiser les états d'interface et obtenir des contacts redresseurs sur diamant, est également bien maîtrisé. L'apparition des architectures verticales (couche active des diodes épitaxiée sur un substrat de diamant fortement dopée) et pseudo-vertical (épitaxie d'un empilement comprenant la couche active et une couche fortement dopée sur un substrat diamant isolant) ont permis de minimiser la résistance série élevée des diodes sur diamant (énergie d'ionisation élevée des principaux dopants du diamant). Malgré le fait que ces configurations géométriques favorisent courants directs élevés, les performances diodes Schottky verticales ou pseudo verticales sur diamant sont à ce jour limitées par: i) la qualité de la couche active altérée par la propagation de défauts issues de la couche fortement dopée conduisant à de faible champ critiques (environ 3 MV / cm au lieu des 10MV/cm théorique), ii) les contacts Schottky sélectionnés, la stabilité thermique et chimique des interfaces formées avec une surface de diamant à terminaison oxygène. La sélection du métal Schottky et le prétraitement de la surface sont cruciaux pour obtenir de faibles hauteurs barrières (faible chute de tension à l'état passant), une faible densité de défauts au niveau des interfaces (faible courants de fuite), et une interface thermiquement stable (température de fonctionnement élevée). Dans cette thèse, nous avons démontré qu'une diode Schottky diamant pseudo verticale basée sur l'utilisation d'une surface à terminaison oxygène couverte par un métal facilement oxydable comme le zirconium (Zr), et une couche fortement dopée avec une épaisseur optimale, permettent de surmonter ces limitations et de fabriquer des diodes de meilleurs performances que l'état de l'art actuel. Un compromis entre l'épaisseur de la couche fortement dopée et son niveau de dopage à été d'abord établit afin de minimiser la génération de défauts et par conséquent d'améliorer la qualité de la couche active. Le métal (Zr) sélectionné comme contact Schottky donnait lieu à la formation d'une fine couche d'oxyde de zirconium thermiquement stable entre le Zr et le diamant. Les redresseurs fabriqués avaient: une forte densité de courant direct (1000 A par centimètre carré à 6 V), un champ critique supérieur à 7.7 MV /cm (tension de blocage 1000 V avec un courant de fuite inférieur à 1 pA), un facteur de mérite de Baliga supérieur à 244 MW par centimètre carré (la valeur la plus élevée signalée), une bonne reproductibilité indépendamment de la taille des diodes et des échantillons, la possibilité d'obtenir une hauteur de barrière inférieure à 1 eV après recuit, et une stabilité thermique supérieure à 500 ° C. / This thesis was focused on high power diamond Schottky diodes fabrication. Diamond growth and its doping are today well mastered. The advent of vertical architectures (diode active layer grown on heavily doped diamond substrate) and pseudo-vertical (stack of diode active layer and heavily doped layer grown on insulating substrate) allowed minimizing the high serial resistance, which was induced by the high ionization energy of acceptor-type dopants (boron doped diamond) preferably used in rectifiers fabrications.Besides these geometrical configurations favoring high forward currents, diamond Schottky diodes (pseudo vertical or vertical structures) were limited by: I) the quality of diode active layer altered by defects propagation from heavily doped layer thus leading to lower blocking voltage (maximum critical field of 3 MV/cm reported) than the theoretical values (theoretical values of critical field of 10 MV/cm), II) Schottky electrodes selected and the thermal and chemical stability of interfaces formed with oxygen-terminated diamond surface (required getting a Schottky contact and reducing as much as possible the interface states). Schottky metal selection and diamond surface pretreatment are crucial to get low barrier heights (low forward voltage drop and so low losses), low defects density at interfaces (low leakage current), and a thermally stable interface (high operating temperature). In this thesis, we demonstrated that a pseudo vertical diamond Schottky diode based on an oxygen-terminated surface covered by an easily oxidizable metal like zirconium (Zr) combined with an optimal heavily doped layer, allows overcoming these limitations. We first found a trade-off between the thickness of heavily doped layer and its doping level in order to minimize defects generations and thus improve the quality of diode active layer grown on the heavily doped layer (Less defects propagations). On a second hand, the Zr metallic electrodes selected gave rise to a thin zirconia interface layer which was thermally stable thus preventing the oxygen layer desorption. Zr/oxidized diamond rectifiers exhibited better features than the current state of art: a high forward current density (1000 A/cm2 at 6 V), a high critical field above 7 MV/cm (1000 V blocking voltage with a leakage current less than 1 pA), a Baliga's power figure of merit above 244 MW/cm2 (the highest value reported), a good reproducibility regardless of diodes and samples, the possibility to get a barrier heights below 1 eV by annealing, and a thermal stability higher than 500°C.

Plus de deux décennies de progrès technologiques dans le contrôle de la qualité de la croissance, du dopage et dans la conception de composants ont conduit à l'émergence de nouvelles potentialités pour des applications d'électronique de puissance. Comme le diamant représente le semi-conducteur ultime en raison de ses propriétés physiques supérieures, des efforts ont été réalisés pour développer divers dispositifs électroniques, tels que des diodes Schottky, des transistors à effet de champ (MOSFET), transistor bipolaire, jonctions pin ...Le développement d'outils de simulation capables d'anticiper les propriétés électriques des dispositifs électroniques ainsi que leur architecture pour profiter pleinement des propriétés physiques du diamant est une condition préalable à la mise au point de nouveaux composants de puissance. D'autre part, l'étude expérimentale du contact de grille, la deuxième brique élémentaire du transistor, est fondamentale en vue de développer des dispositifs de haute performance. À cet égard, on peut considérer plusieurs questions ouvertes: (i) Les outils de simulation sont-ils capables de prendre en compte les spécificités du diamant pour modéliser les composants électroniques? (ii) L'oxyde d'aluminium est-il approprié pour développer un contact de grille de transistor? (iii) Si oui, l'interface oxyde/diamant est-elle d'assez bonne qualité? (iv) La fabrication d'un MOSFET en diamant est-elle un obstacle technologique?Ce projet de doctorat, vise à répondre à ces questions et à ouvrir la voie vers la réalisation du MOSFET à canal d'inversion.Les propriétés physiques du diamant seront soulignées et aideront à comprendre pourquoi ce matériau est le semi-conducteur ultime. L'état de l'art des dispositifs en diamant sera présenté en se concentrant sur des transistors à effet de champ. L'anticipation des propriétés électriques et de l'architecture grâce à des logiciels de simulation basés sur la méthode des éléments finis constitue un sujet complémentaire. Ainsi, le besoin d'outils de simulation fiables sera présenté.D'une part, les principaux modèles mis en œuvre dans les outils de simulation seront présentés en insistant sur les propriétés électriques du diamant. Pour la simulation du MOSFET diamant, l'étude de deux briques élémentaires est nécessaire: la jonction pn et le contact de grille. Les propriétés idéales de la grille seront présentées tandis que la jonction pn servira de base pour le calibrage des paramètres physiques mises en œuvre dans le logiciel de simulation. L'influence des modèles de génération-recombinaison sur les propriétés électriques simulée de jonction pn sera discutée. Enfin, la simulation des propriétés électriques d'un MOSFET en diamant sera présentée.D'autre part, l'accent sera mis sur la fabrication et la caractérisation électrique du condensateur diamant métal-oxyde-semi-conducteur (MOSCAP). Plus précisément, le raccordement des bandes à l'interface Al2O3/diamant à terminaison oxygène (O-diamant) a été étudiée en utilisant la méthode de spectroscopie photoélectronique à rayons X. Les résultats ont permis l'établissement du diagramme de bande de l'hétérostructure Al2O3/O-diamant et démontre que l'Al2O3 est utilisable en tant qu'oxyde de grille. Ensuite, l'étude de la densité des états d'interface a révélé l'ancrage du niveau de Fermi à l'interface entre l'Al2O3 et le diamant. En outre, les courants de fuite à travers la couche d'Al2O3 seront discutés en termes d'effet tunnel assisté par pièges de trous de la couche de diamant au contact de grille. Enfin, la caractérisation électrique du premier MOSFET en diamant, effectuée au National Institute for Advanced Industrial Science and Technology (AIST) au Japon, sera présentée. Cette première tentative s'est révélée infructueuse. Néanmoins, les résultats sont très prometteurs pour le développement de diamant MOSFET étant donné que la démonstration de la réalisation du composant est clairement établie. / Over two decades of technological progresses in growth quality, doping control and device processing have led to the emergence of new potentialities for power electronic applications. As diamond represents the ultimate semiconductor owing to its superior physical properties, efforts have been conducted to develop various electronic devices, such as Schottky diodes, field effect transistors, bipolar transistor, p-i-n junctions...As a prerequisite to the development of new generation diamond power devices, on one side, is the development of simulation tools able to anticipate the device electrical properties as well as its architecture in order to take full advantage of the material physical properties. On the other hand, experimental study of the gate contact, the second building block of the transistor, is fundamental in order to develop high performance devices. In this regard, one can consider several open questions: (i) Are the simulation tools able to take into account the specificities of diamond to model electrical devices? (ii) Is the aluminum oxide suitable to develop a MOSFET gate contact? (iii) If so, is the oxide/diamond interface of good enough quality? (iv) Is the fabrication of a diamond MOSFET a technological issue?This PhD project, attend to answer these questions and pave the way towards the inversion mode MOSFET.Emphasize on the diamond physical properties will help to understand why this material is the ultimate WBG semiconductor. State of the art diamond devices will be presented focusing on field effect transistors. A complementary topic for the development of new generation diamond power device is the anticipation of device electrical properties and architecture through finite element base simulation software. Thus the need for reliable simulation tools will be presented.On one hand, the main models implemented in the simulation tools will be presented and emphasize on the diamond electrical properties will be given. For the simulation of diamond metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET), the study of two building blocks is required: the p-n junction and the gate contact. The later ideal properties will be presented while the former will serve as a basis for the calibration of the physical parameters implemented in the finite element based software. Generation-recombination models influence on the simulated p-n junction electrical properties will be discussed. Finally, the simulation of the electrical properties of a diamond metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) will be shown.On the other hand, focus will be made on diamond metal-oxide-semiconductor capacitor (MOSCAP) fabrication and electrical characterization. Specifically, the interfacial band configuration of the Al2O3/oxygen-terminated diamond (O-diamond) has been investigated using X-ray photoelectron spectroscopy. The results allowed establishing the band diagram of the Al2O3/O-diamond heterostructure. Then, the electrical properties of the diamond MOSCAP will be shown. Specifically, investigation of the interface states density revealed the pinning of the Fermi level at the interface between the Al2O3 and the O-diamond. Moreover, the leakage currents through the Al2O3 layer will be discussed in terms of temperature dependent trap assisted tunneling of holes from the diamond layer to the top gate contact. Finally, the electrical characterization of the first diamond MOSFET, performed at the National Institute for Advanced Industrial Science and Technology (AIST) in Japan, will be presented. Even if this first attempt was unsuccessful, it is promising for the development of diamond MOSFET since the demonstration of the actual realization of the device is clearly established.

Les revêtements diamant CVD (Chemical Vapour Deposition), sont très prometteurs pour l’usinage des matériaux modernes dit difficile à usiner et quelques applications sont déjà opérationnelles, comme l'usinage du graphite. Les propriétés thermomécaniques du diamant l'imposent comme la solution pour l'usinage des matériaux non-ferreux. Toutefois, la maîtrise de la technologie des outils revêtus est difficile. En tant que système substrat-couche fine, l'outil devient un composite, apportant son lot de difficultés. Le chargement thermomécanique sur le revêtement est difficile à déterminer et les développements sur les revêtements nécessitent des données expérimentales qui sont longues et coûteuses à obtenir. En particulier, l'adhésion de la couche sur l'outil est un point crucial qu'il est difficile de quantifier aujourd'hui.Dans ce travail, nous montrons l'intérêt et le gain réalisé par l'emploi d'un tel revêtement en comparaison avec d'autres revêtements. Puis, l'état de contrainte du système carbure-diamant est étudié en détail au moyen de modélisations ainsi qu'à travers des mesures expérimentales. L'influence des différentes configurations de la géométrie et du procédé de dépôt de la couche sur les contraintes résiduelles thermiques est étudiée. Ces fortes contraintes résiduelles ont un impact direct sur l'adhésion, impact discuté et mesuré expérimentalement dans la seconde partie de notre travail. Afin d'étudier ces phénomènes, un montage a été conçu et réalisé. Les résultats obtenus sont détaillés et discutés. Le taux de restitution d'énergie critique de l'interface sera calculé et proposé en tant que critère d’adhésion dans la fin de ce travail / Coatings, and particularly Chemical Vapor Deposited (CVD) diamond coatings, are promising regarding hard to machine materials and some applications are already ready industrially. The excellent thermo-mechanical properties of diamond impose this solution to the machining of non-ferrous materials. However, the coated tools are difficult to understand. As a substrate-coating system, the tool is itself a composite material, bringing some difficulties. Edge preparation technologies are various: it is difficult to identify the optimal process. It has also to be noticed that the tool-piece interaction in machining operations is not completely understood yet, and that an intense research work is done to understand these phenomena. The thermo-mechanical loading on the coating is difficult to determine, and the developments on the coatings needs experimental data which are cost and time consuming.In this work, we will show the interest and improvement brought by such a coating in comparison to other coatings used in machining. Then, the stress state of the system carbide – coating is study by the mean of numerical and analytical models, as well as by the mean of experimental measurements.The influences of the different configurations of the geometry and of the deposition process on the residual stresses into the layer are studied. These high stresses have a direct impact on the adhesion of the layer, which will be discussed and measured experimentally into the second part of our work. To study the adhesion phenomena deeply, an experimental device has been designed. The obtained results are detailed and discussed. With these data, the Energy release rate of the interface is calculated and proposed as an adhesion criterion at the end of this work

Denna studie har undersökt elevers kunskaper i multiplikationstabellen, deras nivåer av matematikångest samt ifall det finns något samband mellan dessa. Detta har studerats med hjälp av enkäter innehållande både multiplikationstest, frågor rörande matematikångest samt frågor rörande andra eventuellt påverkande faktorer såsom gymnasieprogram, kön, betyg och nivå av inlärd hjälplöshet. Enkäterna besvarades av 85 elever i åk 1 på gymnasiet i Umeå kommun. De ramverk som används är Skolverkets bedömningsstöd Diamant för att testa multiplikationskunskaper, The Abbreviated Math Anxiety Scale (AMAS) för att mäta nivåer av matematikångest samt The intellectual achievement responsibility scale (IAR) för att mäta nivåer av inlärd hjälplöshet. Resultatet visade att majoriteten av eleverna hade goda kunskaper i multiplikationstabellen och att deras nivå av matematikångest stämde väl överens med tidigare studier. Det fanns en korrelation mellan kunskaper i multiplikationstabellen och nivå av matematikångest. Dock var variablerna kön och matematikbetyg bättre prediktorer än multiplikationstabellen till nivå av matematikångest.

Im Rahmen der Projektbearbeitung wurden theoretische und praktische Aufgaben zum Aktivlöten von Materialien mit großen Eigenschaftsdifferenzen bearbeitet. Schwerpunkte lagen in der industrienahen Bearbeitung von Fragen, die der Optimierung des Aktivlötens von Diamant dienen. In enger Zusammenarbeit mit klein- und mittelständischen Unter­neh­men erfolgte die systematische Entwicklung einer Vakuum­löttechnik für monokristalline Dia­manten und die Optimierung von Lotwerkstoffen für die Herstellung von diamantpartikel­hal­tigen Schneidsegmenten. Als optimale Aktivlote erwiesen sich pulverförmige CuSnTi-Basislegierungen. Theoretischen Grundlagen zur Eigenschaftsmodifikation von Aktivloten und Spannungs­berechnung von aktivgelöteten Diamantverbindungen mittels FEM-Berechnung wurden im Rahmen des Projektes erarbeitet und stehen industriellen Anwendern als Hilfsmittel für die Verfahrensent­wicklung zur Verfügung. Mit den entwickelten Lötverfahren werden kleine und mittlere Unternehmen in die Lage ver­setzt, kostengünstig technisch anspruchsvolle Werkzeuge herzustellen. Dabei ist es mög­lich, je nach Anwendungsfall, sowohl kompakte Diamanten (MKD) als auch Diamant­partikel und -pulver einzusetzen.

<p>Sweden experienced a decline in exports of 16 percent in the period after the financial crisis. The decline has created a lot of question marks regarding the traditional exports which has started a process with the aim of finding Sweden’s next cash cow in export.</p><p>Sweden adopted stringent environmental laws early which positioned them as a strong nation in environmental awareness. The stringent environmental legislation meant that the Swedish companies were required to minimize the environmental impact, which created a demand for eco-efficient products. Despite the early demand for eco-efficient products, the international success of the Swedish cleantech companies has been modest.</p><p>The government can increase firms international competitiveness by encouraging, supporting and promoting activities on the domestic market. This is primarily done through implementations of various policies and incentives.</p><p>The purpose of this thesis is to analyze the government’s efforts in promoting the Swedish cleantech industry. In order to give recommendations on which improvements that can be made, two perspectives will be used when analyzing the government’s efforts, the firm approach and the theoretical approach.</p>

Le but de cette étude est de mieux appréhender les phénomènes régissant l’épitaxie du diamant élaboré par MPCVD assisté pas polarisation sur silicium. Elle s’articule en deux grands axes : une première approche qualitative sur la réactivité du substrat et une seconde approche plus quantitative relative à l’influence des étapes de prétraitement sur le dépôt. L’importance de la mise en œuvre d’un protocole rigoureux est mise en exergue dans ce travail. Le rôle des différentes étapes de préparation des substrats de silicium allant du nettoyage ex situ jusqu’à la croissance du diamant en passant par le nettoyage in situ par plasma H2 et la polarisation a été étudiée grâce à des techniques d’investigations telles que la microscopie électronique à balayage et à transmission, la spectroscopie de photoélectrons X, la microscopie à force atomique et la diffraction en faisceau rasant d’électrons haute énergie. Ces analyses ont mis en évidence l’apparition de structures de type « voids » associées à la formation de carbure de silicium dès l’étape de décapage hydrogène. La formation de carbone amorphe dans les premiers instants de la germination du diamant semble être corrélée à la quantité de diamant constatée après croissance, l’importance du flux d’ions pendant l’étape de polarisation sur les densités a été démontrée en parallèle. Des taux d’épitaxie jusqu'à près de 30% ont été atteints grâce à l’optimisation du couple temps/tension de polarisation ou à une carburation du substrat précédant la polarisation. La technique d’analyse de diffraction d’électrons en faisceau convergent sur des films de diamant s’est révélée adaptée à l’étude statistique de l’orientation des cristaux / The goal of this study is to better apprehend the phenomena governing bias assisted MPCVD diamond epitaxy on silicon. It is organized into two main parts: a first qualitative approach on the reactivity of the substrate and a second approach more quantitative related to the pretreatment stages influence on the deposit. The importance of a rigorous protocol is put forward in this work. The role of the various stages of silicon substrates preparation going from ex situ cleaning, in situ cleaning (plasma H2), bias until diamond growth was studied thanks to investigations techniques such as transmission and scanning electron microscopies, X-ray photoelectrons spectroscopy, atomic force microscopy, reflexion high energy electrons diffraction. These analyses highlighted the appearance of structures of the type “voids” associated with the silicon carbide formation from the hydrogen etching stage. The amorphous carbon formation in the first moments of diamond nucleation seems to be correlated with the diamond quantity measured after growth, the importance of ions flow during nucleation stage on the densities was shown in parallel. Epitaxy ratio up to 30% were reached thanks to the optimization of the couple time/biasing or carburation of the substrate preceding bias. The convergent beam electron diffraction analysis of diamond films appeared well adapted to the statistical study of crystals orientation

The aim of this thesis is a study of NV centres in crystalline and nanocrystalline diamond by laser spectroscopy methods. In the theoretical part we discuss the laser spectroscopy methods, the studied material - diamond and the NV colour centres. In the experimental part we discuss the influence of nanoparticle size on luminescence spectra. We measure the luminescence of samples at room and also at low temperatures depending on the intensity and wavelength of the excitation. We study the photo-conversion of negatively charged state of NV centres to the neutral in detail. We make the time resolved measurements of the luminescence on streak camera for characterization the dynamical properties of the studied samples. The result is the comparison of lifetimes of the states in NV centres in selected samples.

Le graphène et ses dérivées ont suscité un grand intérêt au fil des années en raison de leurs propriétés physiques et chimiques exceptionnelles. Pour l'intégration du graphène dans des dispositifs électrochimiques, il est essentiel d'avoir une technique simple, reproductible et contrôlable afin de produire des feuillets de graphène de bonne qualité sur des grandes surfaces. Dans cette optique, l'utilisation d'oxyde de graphène réduit chimiquement (rGO) plutôt que le graphène produit par la technique CVD représente une alternative très prometteuse. Dans cette thèse, nous avons développé différentes approches simples, respectueuses de l'environnement, et contrôlables pour la réduction chimique de l'oxyde de graphène en rGO ainsi que la fonctionnalisation simultanée de la matrice de rGO formée par les agents de réduction utilisés. Les divers agents réducteurs utilisés sont : la tyrosine, l'acide 4-aminophénylboronique (APBA), la dopamine portant une fonction alcyne, et nanoparticules de diamant (ND). Les matrices de rGO ainsi préparées ont été caractérisées par différentes méthodes telles que : XPS, AFM, MEB, FTIR, Raman, UV/Vis et mesures électrochimiques. Les matrices de rGO, déposées sur des électrodes de carbone vitreux (GC), ont ensuite été utilisées pour des applications électrochimiques pour la détection du peroxyde d'hydrogène (en absence d’enzyme), du glucose, et de la L-dopa et carbidopa simultanément. Finalement, les nanocomposites de rGO/NDs ont été utilisés avec succès comme électrodes dans des supercondensateurs, et ont montré une capacité spécifique de 186 F g-1 et une excellente stabilité. / Graphene and its derivatives have attracted tremendous research interest over the years due to their exceptional physical and chemical properties. For the integration of graphene into electrochemical devices, it is essential to have a simple, reproducible and controllable technique to produce high quality graphene sheets on large surfaces. In this respect, the use of chemically derived reduced graphene oxide (rGO) rather than CVD graphene is a promising approach. In this thesis, we have developed simple, environmentally friendly, and controllable approaches for the chemical reduction of graphene oxide to rGO and the simultaneous functionalization of the resulting rGO matrix with the used reducing agents. These techniques are based on the use of tyrosine, 4-aminophenyl boronic acid (APBA), alkynyl-modified dopamine, and diamond nanoparticles (ND) as reducing agents. The robustness of the developed derivatization schemes was evaluated by the post-functionalization of alkynyl-dopamine/rGO with thiolated molecules via a photochemical “click” reaction.The resulting rGO matrices were characterized by a variety of different techniques, including XPS, AFM, SEM, FTIR, Raman, UV/Vis, and electrochemical measurements. The rGO matrices, deposited on glassy carbon (GC) electrodes, have been further used for electrochemical based applications for nonenzymatic detection of hydrogen peroxide, glucose, and simultaneously L-dopa and carbidopa. Furthermore, rGO/NDs nanocomposites have been successfully used as electrode in supercapacitors and exhibited a specific capacitance of 186 F g-1 and excellent long term stability.

L'information quantique repose sur un traitement de l'information, non plus de manière classique, mais de manière quantique, afin d'augmenter l'efficacité de certains algorithmes informatiques. Un tel objectif nécessite de construire des registres quantiques fondés, par exemple, sur l'assemblage cohérent d'un grand nombre de systèmes quantiques individuels qui jouent alors le rôle de bits d'information quantiques. Dans ce contexte, le centre coloré NV du diamant fait l’objet de nombreuses recherches car il est l’un des rares systèmes pouvant être utilisé comme bit quantique à l’état solide et à température ambiante. Cette thèse étudie les interactions du spin électronique du centre NV avec des spins nucléaires présents dans la matrice de diamant, dans le but de créer des registres quantiques hybrides dans le diamant. Dans un premier temps, nous expliquerons comment le spin électronique du centre NV peut être utilisé pour détecter des spins nucléaires disséminés dans le diamant. Puis, le centre NV sera exploité comme bit quantique auxiliaire pour initialiser l'état de ces spins nucléaires, soit en tirant profit d'un anti-croisement de niveaux, soit en implémentant une mesure projective. Enfin, nous analyserons les origines des limitations des temps de cohérence des centres NV dans les échantillons de diamant ultrapurs, provenant de l'interaction avec un bain de spins nucléaires environnant. Outre leur intérêt en information quantique, l’étude et le contrôle des spins dans le diamant ouvrent la voie à la réalisation de nano-capteurs ultrasensibles, dont les applications couvrent des domaines très variés de la physique moderne. / The principle of quantum information relies on processing information, not from a classical point of view but from a quantum one, in order to increase the efficiency of some computer algorithms. Fulfilling such a goal requires the construction of a quantum register, for instance by coherently putting together a large number of individual quantum systems which play the role of quantum information bits. In this respect, a lot of research has focused on the NV colored center of diamond as it constitutes one of the few systems which can be used as a solid-state quantum bit at room temperature. This doctoral thesis studies the interactions between the NV electronic spin and surrounding nuclear spins located in the diamond matrix, with the intention of creating diamond quantum hybrid systems. We first explain how the NV electronic spin can be used to detect nuclear spins dispersed inside the diamond. Then, we use the NV center as an ancillary quantum bit to initialize the state of these nuclear spins, either by benefitting from a level-anticrossing, or by implementing a projective measurement. Finally, we analyse the origins of the limitation of the coherence time of NV centers in ultrapure diamond samples caused by the interaction with a surrounding nuclear spin bath. Besides their interest for quantum information processing, the study and control of spins in diamond also open the path to making highly sensitive nano-sensors, for which applications can be found in numerous fields of modern physics.