Ce travail porte sur l'étude des propriétés optiques des composés à transition d'état de spin. Plus précisément, nous avons caractérisé le transition photo-induite de ce type de composé. Pour réaliser ces études, nous avons développé des montages basés sur la technique pompe-sonde résolue en temps. Nous avons alors caractérisé la cinétique de la transition photo-induite de composé du Fe(II) montant ainsi qu'un processus thermique est à l'origine de la transition et amorce un processus de type "nucléation/croissance". De plus, ces études ont été faites pour des poudres composées de particules dont la taille a été réduite. Par ailleurs, nous avons étudié les propriétés optiques de nanoparticules synthétisées sous forme de micelles. / This work deals with the study of optical properties of spin-state transition compounds. More precisely, we characterized the photo-induced transition of this complex. To make these studies, we have used two home-built experimental set ups based on time resolved pump-probe techniques. We have shown that thermal mechanism induces nucleation/growth process. Besides, we have studied the effect of particle size on the photo-induced transition. Finally, we have studied the optical properties of nanoparticles.

Le travail effectué durant ces trois années porte sur l'étude des propriétés optiques des composés à transition d'état de spin. Plus précisément, nous avons caractérisé la transition photo-induite de ce type de composé. Pour réaliser ces études, nous avons développé au laboratoire des montages basés sur la technique pompe-sonde résolue en temps. Un premier montage avec une pompe impulsionnelle et une sonde continue nous a permis de réaliser des études sur la relaxation et l'effet LIESST au sein de la boucle d'hystérésis thermique. De plus, nous avons observé des effets de seuil pour la transition photo-induite. Un second montage où pompe et sonde sont impulsionnelles a été développé durant cette thèse. Il permet une étude globale de la cinétique photo-induite : photo-excitation et relaxation. En effet, l'accordabilité du délai pompe-sonde en cours d'expérience permet d'étudier des processus dont les temps caractéristiques diffèrent de plusieurs ordres de grandeur. Nous avons alors caractérisé la cinétique de la transition photo-induite de composé du Fe(II), montrant ainsi qu'un processus thermique est à l'origine de la transition et amorce un processus de type " nucléation/croissance ". De plus, ces études ont été faites pour des poudres composées de particules dont la taille a été réduite. Par ailleurs, nous avons étudié les propriétés optiques de nanoparticules synthétisées sous forme de micelles. Nous avons déterminé les parties réelle et imaginaire de leur indice de réfraction et caractérisé la transition d'état de spin thermique.

Il y a un besoin de nouvelles technologies photovoltaïques avec une efficacité de conversion lumière-électricité augmentée, qui puissent être des alternatives aux dispositifs plus traditionnels d’efficacité limitée et couteux à base de jonctions p-n. Dans ce contexte, la recherche sur les pérovskites ferroélectriques inorganiques ouvre des possibilités pour le développement de nouvelles approches pour augmenter l’efficacité, par exemple grâce à leur aptitude à séparer les charges électriques photoexcitées par le champ électrique intrinsèque (associé à leur polarisation) qui existe dans chaque maille élémentaire de ces matériaux. Pour profiter de cet avantage, un matériau doit posséder plusieurs propriétés comme la ferroélectricité, une bande interdite d’énergie relativement petite pour pouvoir absorber la lumière et une mobilité des porteurs de charges élevée. Ici, on a synthétisé et étudié des solutions solides Ba(Sn,Ti)O3, qui ont comme composants parents un ferroélectrique BaTiO3 et un paraélectrique BaSnO3. Les transitions de phases cristallographiques et la modification des états des dipôles sont caractérisées par les méthodes de diffraction et la spectroscopie diélectrique. La spectrométrie des photoélectrons X montre une corrélation entre l’évolution non-linéaire de la bande interdite pour les différentes compositions et entre l’évolution des charges locales dynamiques. Les propriétés optiques en température sont dominées par l’arrangement des dipôles dans les compositions ferroélectriques. Pour les autres compositions les propriétés sont plutôt guidées par les défauts. Il a été possible de déterminer les températures critiques des différents mécanismes à partir des caractérisations optiques. Dans ce système Ba(Sn,Ti)O3, les propriétés optiques et le photocourant sont fortement reliés à la structure locale particulière et la nature de la liaison chimique, comme nous avons mis en évidence par la spectroscopie Raman et la spectrophotométrie photoélectronique X. / There is an active search for new photovoltaic technologies with improved efficiency, since the traditional p-n junctions have either the limited efficiency or the increased cost. The research on inorganic ferroelectric perovskites offers opportunities to develop new approaches and increase photovoltaic efficiency, for instance due to capability of these materials to more efficiently separate the photoexcited charges due to the existence of an internal electric field within their unit cell. To profit from this advantage, the material must combine properties like ferroelectricity, relatively small band gap and high charge mobility. In this work, we have synthesized and studied compounds from Ba(Sn,Ti)O3 solid solution, having as end members ferroelectric BaTiO3 and paraelectric BaSnO3. Crystallographic phase transitions and changes of the polar states were characterized by diffraction techniques and dielectric spectroscopy. The non-linear evolution of the band gap for different compounds has been correlated to arise from evolution of the local dynamic charge existing in these compounds, as deduced from X-ray photoelectron spectroscopy. The temperature-dependent optical properties are dominated by polar order in ferroelectric compositions, while for the other compositions the defect-related mechanisms prevail. The critical temperatures for different mechanisms can be determined from optical characterization. In these compounds, the optical properties and photocurrent are strongly related to particularities of the local structure and chemical bonding deduced from Raman and X-ray photoelectron spectroscopies.