En raison de leur mise en forme facile et de leur faible coût, les matériaux organiques font l'objet de nombreuses études en vue d'applications industrielles. C'est le cas des dispositifs photovoltaïques plastiques. Le rendement de conversion et la stabilité de ces systèmes sont les points les plus importants à améliorer. <br />La première partie de notre travail porte sur la réalisation et la caractérisation d'une cellule photovoltaïque à base du composite poly(2-methoxy-5-(2'-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene (MEH-PPV) et [6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM). L'insertion des couches interfaciales, le traitement de surface et l'amélioration de la morphologie de la couche active nous ont permis d'accroître significativement les performances photovoltaïques de la structure par rapport aux performances antérieures.<br />Les deuxième et troisième parties portent, respectivement, sur l'évaluation de nouveaux matériaux organiques dans les cellules à base de composite et sur le développement d'une nouvelle structure de cellules photovoltaïques améliorant leur stabilité.

Dans le premier chapitre de cette thèse, on rappelle les principes de base de la mécanique des milieux continus à partir desquels on déduit les équations modélisant l'écoulement non isotherme d'un fluide newtonien incompressible. Au deuxième chapitre, on considère le cas stationnaire dans un domaine mince et on rajoute les conditions aux limites dont une est de type Tresca sur une partie du bord du domaine. On déduit le problème variationnel correspondant qui est fortement couplé, composé d'une inéquation et une équation variationnelles, dont les inconnues sont le champ de vitesse du fluide, sa pression et sa température. La difficulté principale est la présence dans l'équation variationnelle d'un terme comportant le carré du tenseur des taux de déformation, qui ne permet pas de donner un sens au problème variationnel, si on cherche la vitesse dans un convexe de $H^1$. Pour lever cette difficulté, on cherche la régularité $H^2$ de la vitesse, qui nécessite la régularité $\mathcal(C)^(0,1)$ de la température, qui est dans les coefficients de l'inéquation variationnelle. En utilisant le théorème du point fixe de Banach, on montre l'existence, l'unicité et la régularité de la solution faible. Le troisième chapitre est consacré à l'analyse asymptotique de ce problème variationnel couplé dans $\Om^\eps$. On établit des estimations indépendantes de $\eps$ en norme $H^1$ pour les dérivées partielles de la vitesse et de la température, et en norme $L^2$ pour les dérivées partielles de la pression. Ce qui nous permet d'obtenir des limites fortes. On obtient alors le problème limite, l'équation de Reynolds généralisée et on montre l'unicité des solutions de ce problème limite. Au quatrième chapitre, on présente une approximation du problème limite par une méthode d'éléments finis, on étudie la convergence des solutions approchées et on donne les estimations d'erreur d'approximation. Au dernier chapitre, on remplace la condition aux limites de Tresca par celle de Coulomb dans l'étude précédent et on obtient des résultats similaires.

Dans une expérience destinée à la détection directe des WIMPS (un candidat plausible pour la matière noire) les détecteurs jouent un rôle essentiel. L'expérience EDELWEISS a choisi des détecteurs semiconducteurs (Ge) avec lesquels on peut mesurer simultanément la chaleur (mesure bolométrique) et la charge issues de l'impact d'une particule. On discrimine ainsi les événements de type "recul noyau" (WIMPS) des événements de type "recul électron" (bruit de fond hormis les neutrons). Cependant, pour un événement ayant lieu très près de la surface des électrodes de collecte de charge, un déficit de collecte peut dégrader d'une manière importante l'efficacité de cette discrimination. Ce travail propose une nouvelle méthode d'identification des événements de surface basée sur le régime transitoire "chaleur" obtenu au moyen de couches minces NbxSi1-x , isolant d'Anderson, déposées directement sur l'absorbeur (saphir ou Ge). Un événement ayant lieu à une profondeur inférieure à une valeur critique dc (de l'ordre du millimètre dans le Ge) donne un signal transitoire (athermique) amplifié et de forme différente comparée à un événement de volume de même énergie. Nous avons paramétré cette amplification en fonction de la profondeur d

Dans le domaine de l'électronique de spin, le filtrage de spin est un phénomène physique qui permet de générer des courants d'électrons polarisés en spin grâce au transport dépendant du spin à travers une barrière tunnel ferromagnétique. Alors que le filtrage de spin à température ambiante est très attractif pour les applications, il existe peu de matériaux ayant les proprieties électriques et magnétiques requises. Les ferrites isolants XFe2O4 (X= Co, Ni, Mn), qui présentent des températures de Curie nettement supérieures à 300 K, sont de bons candidats pour jouer le rôle de filtre à spin à température ambiante. Dans cette thèse, je présente une étude approfondie des ferrites MnFe2O4, NiFe2O4 et CoFe2O4 en films ultraminces épitaxiés pour le filtrage de spin à température ambiante, en me penchant sur leur croissance par épitaxie par jets moléculaires. Les proprieties structurales, chimiques, magnétiques et électriques ont été étudiées par plusieurs méthodes de caractérisation in situ et ex situ, qui ont permis de démontrer le fort potentiel de ces oxydes pour jouer le rôle de barrière tunnel magnétique à temperature ambiante. Les filtres à spin ont ensuite été intégrés dans des jonctions tunnel afin de faire des mesures de transport tunnel polarisé en spin, soit par la méthode de Meservey-Tedrow, soit par des mesures de magnétorésistance tunnel (TMR). Ces mesures ont révélé pour la première fois un effet de filtrage de spin à travers MnFe2O4(111) et des effets de TMR ont été obtenus dans des nano-jonctions tunnel à base de CoFe2O4(111), permettant d'obtenir la plus forte polarisation en spin actuelle à température ambiante par effet de filtrage de spin.

Nous étudions expérimentalement diverses configurations d'entraînement et de drai- nage visqueux. Dans un premier temps, nous montrons que la rugosité modifie les lois de l'enduction par trempage : l'épaisseur est égale à la taille de la texture jusqu' à un nombre capillaire critique, à partir duquel elle augmente pour rejoindre la loi obtenue sur surface lisse lorsque'elle devient largement supérieure à la rugosité. Le drainage gravitaire est également modifié, et présente en particulier une marche d'épaisseur. Un modèle à deux couches permet de rendre quantitativement compte de toutes ces observations. Nous étudions ensuite le dépôt à l'aide d'une membrane flexible. Dans le cas où le racloir est juste tangent à la surface de dépôt, un modèle décrit les expériences à un facteur près. Cette déviation est en partie due à des effets de bords. Nous montrons ensuite que la loi de dépôt est très différente avec un racloir rigide, et peut être comprise en considérant l'écoulement dans un coin. Cette étude nous permet d'insister sur l'importance de la forme de la membrane dans détermination de la loi d'entraînement. Enfin, nous nous intéressons à l'entraînement vertical par un cylindre d'un filament visqueux, dont la taille résulte alors d'un équilibre entre viscosité et gravité. Le drainage de ces objets est très différent selon les dimensions du cylindre. Cette différence de com- portement en fonction de la géométrie se retrouve dans l'évolution d'un filament horizontal soumis à la gravité. Nous expliquons pourquoi un "gros" filament conserve une forme de chaînette tout au long de sa chute, tandis qu'un "petit" évolue sous l'effet de la capillarité vers une forme de "U".

Avec l'évolution rapide des techniques de nanofabrication et les besoins croissants d'intégration et d'utilisation à moindre cout énergétique, l'étude et la manipulation de résonances électromagnétiques d'objets de faibles dimensions représentent des enjeux cruciaux. Un des objectifs de ce travail de thèse a donc été d'approfondir nos connaissances de l'interaction entre le champ électromagnétique et la matière. Dans ce but la réalisation conjointe d'expériences en champ proche optique et le développement numérique de modèles associés nous ont permis d'étudier différentes résonances électromagnétiques basées sur l'interaction lumière-matière au sein d'objets de dimensions sub-micrométriques. Dans une première partie, ce manuscrit présente les phénomènes mis en jeu en microscopie champ proche optique et décrit le fonctionnement du microscope SNOM utilise. La seconde partie est dédiée à l'étude de l'interaction d'une sonde champ proche avec une nano-cavité Fabry-Perot en régime non-linéaire. Dans un premier temps, on présente l'étude des non-linéarités de nano-cavités en Silicium à grand facteur de qualité et faible volume modal, démontrant ainsi l'obtention d'un régime de fonctionnement bistable pour de très faibles puissances. Dans un deuxième temps, on démontre la modulation possible via la sonde champ proche de ce régime de bistabilité. Enfin, on étudie dans la troisième partie de ce manuscrit les résonances de films minces métalliques. L'étude complète des modes propres et de l'excitation optique de cette structure a permis de connaitre avec précision les modes résonants et les angles de Brewster du film mince. Cette étude a été prolongée expérimentalement par l'étude en champ proche optique des modes résonants de demi-films minces métalliques. Lors de ces deux études, les mesures expérimentales ont été systématiquement accompagnées par l'analyse théorique et le développement numérique de modèles que les expériences réalisées ont permis de valider et de discuter.

Quelque soit le domaine d'application, qu'il soit électronique, mécanique, optique, magnétique ou biologique, les dimensions des dispositifs diminuent régulièrement. Dans cette course effrénée à la miniaturisation, la lithographie représente une étape technologique clé de la structuration d'un matériau. Son rôle, décisif, est rempli à ce jour par des outils de lithographie optique opérant dans l'ultraviolet profond. Les objectifs en terme de résolution et de rendement sont ainsi atteints et répondent aux exigences économiques des industriels de la microélectronique. Les outils de lithographie par faisceau d'électrons sont également utilisés mais, malgré une excellente résolution, les temps d'exposition sont extrêmement longs et cela compromet sérieusement leur utilisation en milieu industriel. L'amélioration continuelle de la résolution rend ces outils de plus en plus coûteux et les laboratoires de recherche, extérieurs au domaine de la microélectronique sont souvent incapables d'investir aussi lourdement pour la seule étape de lithographie. L'introduction et le développement de nouvelles techniques de lithographie résolvantes, rapides et peu coûteuses s'avèrent donc nécessaire. C'est dans ce contexte que sont apparues les techniques de lithographie par impression qui figurent désormais parmi les NGL (Next Generation Lithography).<br />L'objet de ce travail de thèse est l'étude et le développement de la technique de lithographie par nanoimpression. Ce travail est principalement axé sur l'étude et la caractérisation des films minces de polymère lors du procédé de lithographie par nanoimpression. Nous nous sommes essentiellement intéressés à la caractérisation des propriétés thermique et physico-chimique des films sur leur substrat, à l'uniformité de l'épaisseur résiduelle, aux mécanismes d'impression, aux déformations du moule ainsi qu'à ses conséquences et enfin aux instabilités des films de polymère lors de l'impression

Ce travail concerne la réalisation et l'étude de structures de périodes sub-microniques pour le contrôle et l'optimisation des propriétés d'émission de films minces organiques luminescents.<br />Dans une première partie nous avons étudié l'influence d'une modulation transitoire des propriétés optiques (indice et gain) des films sur leurs propriétés d'émission. Les modulations transitoires sont induites par excitation du matériau luminescent à l'aide d'un système d'interférences. La source est un laser pulsé Nd :YAG doublé (532nm) ou triplé (355nm). Une première manifestation de l'action des réseaux sur l'émission a été l'obtention d'un effet laser dans les films suivant une configuration «distributed feedback» (DFB). L'étude des seuils et de la structure spectrale de l'émission en fonction des paramètres du film et des réseaux induits a montré l'importance du confinement et du recouvrement des modes guidés avec les modulations.<br />Une deuxième étape concerne la réalisation de réseaux permanents. Pour cela nous avons mis en oeuvre une méthode originale de structuration basée sur des mouvements moléculaires induits optiquement dans des films de polymères azoïques. L'illumination des films par un système d'interférence conduit à la formation de réseaux de surface qui résultent d'un mouvement de matière photoinduit dont on peut contrôler la période et l'amplitude de modulation. Les principales caractéristiques de ces processus de migration ont été étudiées et des réseaux de périodes inférieures à 200nm ont pu être réalisés par excitation dans l'ultraviolet.<br />Dans la dernière partie, on décrit l'application de cette technique de modulation à la mise en oeuvre de lasers DFB et à l'optimisation de l'émission de diodes électroluminescentes. On montre en effet qu'une modulation de la surface des diodes permet d'extraire par des processus de diffraction une partie de l'énergie guidée dans les couches. Il en résulte une augmentation du rendement externe des diodes qui s'accompagne d'une modification de leur spectre d'émission.

Les matériaux ferroélectriques sont caractérisés par l'existence d'une polarisation électrique spontanée, dont l'orientation peut être inversée par l'application d'un champ électrique adéquat. Permettant de coder l'information sous la forme d'un domaine ferroélectrique, i.e. une région du matériau avec une certaine orientation de la polarisation, les ferroélectriques ouvrent la voie au stockage de masse de très haute densité (>10 Tbit/in ²). Dans ce contexte, nous avons employé la Piezoresponse Force Microscopy (PFM), un mode particulier de Microscope à Force Atomique (AFM), permettant la manipulation et la détection des domaines ferroélectriques à l'échelle du nanomètre. Avec pour objectif d'étudier les mécanismes de formation des domaines par l'intermédiaire d'une pointe AFM, nos travaux ont mis en valeur la cinétique de croissance des domaines dans des films minces monocristallins de LiTaO3, avec une approche complémentaire de celle thermodynamique, dépendante du champ électrique et soulignant le rôle de l'humidité dans une possible conduction de surface. En parallèle, les films de LiTaO3 ont permis d'appréhender davantage la nature électro-mécanique de la réponse PFM, pour notamment relier l'amplitude du signal mesuré à la géométrie du domaine sous pointe. PFM et domaines ferroélectriques se sont en effet révélés tour à tour, objet d'étude et outil de caractérisation.

Les deux systèmes de création d’une contrainte dans les films polymériques ont été développés, chacun répondant à un gradient de gonflement du polymère dans la direction normale au film. Ce gonflement peut être provoqué soit par la présence d’un gradient de densité de réticulation dans la direction normale à la surface (films de poly(4-vinylpyridine) réticulés par UV ou dans les films de chitosan réticulés thermiquement et ioniquement ; ou soit par une pénétration asymétrique de vapeur de solvant dans le film (ici le polydiméthylsiloxane oxydé en surface). Un troisième système polymérique auto-enroulant a également été réalisé par la création d’une contrainte permanente au sein du film de polydiméthylsiloxane, grâce à l’extraction sélective d’un additif non-réticulé, l’huile de silicone. Un modèle théorique du processus d’auto-enroulement, basé sur la théorie linéaire d’élasticité a ainsi pu être proposé. / Two systems of stress creation in the polymer films were developed, each based on the swelling gradient in the direction normal to the film. This swelling may be caused either by the presence of a crosslinking density gradient in the direction normal to the surface (poly (4-vinylpyridine film) crosslinked by UV or in the thermally or ionically crosslinked chitosan films; or by asymmetric penetration of solvent vapor in the film (here polydimethylsiloxane surface-oxidized). A third self-rolling polymeric system has also been realized by the creation of a permanent strain in the polydimethylsiloxane film by selective extraction of a non-cross-linked additive, silicone oil. A theoretical model of self-rolling process based on the linear theory of elasticity has been proposed.