Les oxydes de cuivre (cuprates) forment une famille de matériaux pouvant, pour certains dopages, présenter de la supraconductivité à haute température de transition (Haut-T[indice inférieur c]). Cette famille est notable en raison des températures de transition supraconductrice record qui y sont observées.Les efforts pour y augmenter la température critique continuent. Pour atteindre cet objectif, on peut tenter d'affecter ou d'induire de la supraconductivité dans des hétérostructure [i.e. hétérostructures] de cuprates. Il a déjà été observé que, lorsque l'on met en contact deux cuprates non-supraconducteurs par le fait de leur dopage, il était possible de faire apparaître de la supraconductivité à l'interface entre ceux-ci. De telles observations ont été faites pour des multicouches de cuprates dopés aux trous et des multicouches de cuprates dopés aux électrons.Les mesures montrent qu'un transfert de charges à l'interface des couches serait à l'origine du phénomène. Dans le projet présenté dans ce mémoire, nous présentons une étude de bicouches de cuprates. Nos résultats montrent la production de supraconductivité dans des hétérostructures composées à la fois de cuprates dopés aux trous et aux électrons, ce qui n'avait pas été observé précédemment. Nos résultats semblent indiquer la présence d'un transfert de charges comparable à celui apparaissant dans des jonctions p-n de semi-conducteurs. Un transfert de charges a déjà été observé dans des multicouches de cuprates dopés aux trous, mais dans le cas présenté ici, les effets semblent se produire sur des échelles de longueur significativement plus grandes. Cette échelle anormalement élevée pourrait être expliquée par la contribution de l'effet de proximité géant déjà observé dans d'autres circonstances.Les cuprates dopés aux trous et aux électrons utilisés sont respectivement le La[indice inférieur 2-x]Sr[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4] (avec un sur-dopage de x = 0,28) et le Pr[indice inférieur 2-x]Ce[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4] (avec un sous-dopage x = 0,05). Ces deux matériaux sont, lorsqu'isolés (déposés séparément), non-supraconducteurs, et, respectivement, un métal normal et un isolant antiferromagnétique. L'ensemble des manipulations effectuées durant ce projet et leurs résultats est présenté dans ce mémoire. Tout d'abord, pour bien illustrer le domaine étudié, un survol théorique de base de la supraconductivité sera présenté dans le chapitre 1, suivi de la description des cuprates utilisés, d'un résumé des découvertes précédentes dans le domaine des hétérostructures de cuprates et d'une description des phénomènes pouvant se produire à l'interface d'une bicouche. Par la suite, le procédé exact de fabrication des échantillons et les différentes méthodes de mesure seront décrits dans le chapitre 2. Finalement, le chapitre 3 présentera et analysera les résultats des différentes mesures effectuées sur nos échantillons, soient la diffraction aux rayons-X, les mesures de résistivité en fonction de la température et du champ magnétique et la mesure de la caractéristique I-V en fonction de la température.Les mesures de résistivité ont été faites pour des épaisseurs variables des couches de La[indice inférieur 2-x]Sr[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4] et de Pr[indice inférieur 2-x]Ce[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4] et l'effet de l'épaisseur de ces couches est également présenté et analysé en détails.

Une méthode originale de croissance non catalysée a été développée pour faire croître des fils auto-assemblés de GaN sur des substrats de saphir par épitaxie en phase gazeuse d'organo-métalliques (MOVPE). Cette approche, basée sur le dépôt et le perçage, in situ, d'une fine couche de SiNx (~2 nm), permet la croissance épitaxiale de fils orientés le long de l'axe c sur des substrats de saphir. L'étude détaillée des mécanismes de croissances montre qu'une combinaison de paramètres clés est nécessaire pour obtenir la croissance verticale des fils. En particulier, la durée du dépôt de SiNx avant la croissance des fils est critique pour contrôler l'épitaxie avec le substrat. Le temps de nucléation des germes de GaN détermine la taille moyenne et la qualité structurale, enfin une forte concentration de dopant Si permet d'obtenir la croissance verticale. Les fils obtenus ont une émission UV centrée sur environ 350 nm et une faible bande jaune de défaut (~550 nm) à basse température. Cette approche fournit une méthode rapide et reproductible pour faire croître des fils de GaN en MOVPE et a permis d'explorer les paramètres de croissance sans avoir à préparer spécifiquement les surfaces comme c'est le cas dans les croissances sélectives. La croissance d'hétérostructures dopées longitudinales de type n-u et n-p a été démontrée en utilisant des précurseurs de Si et de Mg. De plus les fils ont été utilisés comme gabarits pour faire croître des structures cœur/coquille de puits quantiques InGaN/GaN. Ces structures ont été étudiées par cathodo- et photo-luminescence pour avoir une caractérisation spatiale et spectrale de l'émission lumineuse. Cette croissance se fait notamment sur les plans m non-polaires ce qui modifie les contributions des champs électriques sur l'émission de lumière. Les briques technologiques pour obtenir une diode électroluminescente bleue à base de fils ont donc été démontrées. La réalisation de composants nécessite un contrôle plus poussé de la qualité du matériau et des contacts pour une injection électrique.

Ce manuscrit décrit l'élaboration de cristaux photoniques d'architecture contrôlée par l'assemblage de particules colloïdales. Nous avons présenté tout d'abord les voies de synthèse des particules colloïdales monodisperses minérales et organiques ainsi que les méthodes d'élaboration de cristaux photoniques colloïdaux d'épaisseur homogène. La qualité cristalline des édifices a été caractérisée par microscopie électronique à balayage et leurs propriétés optiques enregistrées par spectroscopie proche infrarouge. Dans le but de moduler l'architecture des matériaux, nous avons aussi fabriqué des hétérostructures en superposant deux cristaux colloïdaux de particules de diamètres différents, ou inséré de façon parfaitement contrôlée au sein des édifices des défauts planaires, matérialisés par des monocouches de particules de diamètres ou de natures différentes. Une étude de la relation structure - réponses optiques des différents matériaux a été systématiquement menée et met en évidence la diversité des propriétés optiques qui peuvent être obtenues en modulant précisément l'architecture des cristaux photoniques élaborés.

La famille des alliages d'Heusler regroupe plusieurs composés considérés comme étant des candidats de choix pour être intégrés en tant qu'électrode magnétique dans des dispositifs d'électronique de spin performants. Les plus intéressants de ces alliages présentent en effet des températures de Curie élevées, une demi-métallicité théorique ainsi qu'un faible coefficient d'amortissement de Gilbert. Expérimentalement, les résultats obtenus sont cependant généralement moins probants que ceux annoncés numériquement. La première partie de cette thèse est donc consacrée à l'étude ab initio d'hypothèses usuellement utilisées pour expliquer les différences entre mesures expérimentales et résultats théoriques. Des calculs basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité ont été effectués pour comprendre l'impact de défauts structuraux (désordres chimiques partiels, déformations tétragonales, lacunes) sur les propriétés électroniques et magnétiques statiques et dynamiques d'alliages full-Heusler massifs à base de Co (Co2MnSi, Co2MnSn, Co2MnAl et Co2FeAl). Dans la seconde partie de cette thèse nous proposons d'étudier, avec les mêmes outils numériques, les caractéristiques physiques d'hétérostructures "tout-Heusler" prometteuses pour l'électronique de spin et rares dans la littérature. Nous nous sommes concentrés sur les variations des propriétés électroniques aux voisinages des interfaces demi- métal/isolant (Fe2TiSi/Co2MnSi, CoTiAs/Co2MnSi) ou demi-métal/métal (Fe2VAl/Co2MnSi, RhNiSi/Co2MnSi) composant les multicouches étudiées. Les résultats obtenus démontrent l'intérêt certain de ces structures pour des applications en électronique de spin, telles que les vannes de spin ou les jonctions tunnel magnétiques. / The Heusler alloy family contains several compounds considered to be prime candidates to be integrated as magnetic electrode into high-?performance spintronic devices. Some of these alloys indeed exhibit high Curie temperatures, have been predicted theoretically to be half-?metallic, and display a low Gilbert damping parameter. Nevertheless, the experimental results are generally less convincing than those reported numerically. The first part of this thesis is devoted to the ab initio study of hypotheses that are usually used to explain the differences between experimental and theoretical results. Calculations, based on the density functional theory, are then used to understand the impact of structural defects (partial chemical disorders, tetragonal deformation, vacancies) on the static and dynamic electronic and magnetic properties of Co-?based bulk full-Heusler alloys (Co2MnSi, Co2MnSn, Co2MnAl et Co2FeAl). In the second part of this thesis we propose to study, with the same numerical tools, the physical characteristics of "all-Heusler" heterostructures promising for spintronics and rare in the literature. We have focused on the variations of electronic properties in the vicinity of the "half-metal/insulator" (Fe2TiSi/Co2MnSi, CoTiAs/Co2MnSi) or "half-metal/non-magnetic metal" (Fe2VAl/Co2MnSi, RhNiSi/Co2MnSi) interfaces composing the studied multilayers. The obtained results highlight the interest of these structures for spintronic devices such as spin valves or magnetic tunnel junctions.

Le contrôle de la polarisation et de l’aimantation par le biais de champs magnétiques et électriques respectifs font des systèmes magnétoélectriques des candidats prometteurs à de nombreuses applications, parmi lesquelles les dispositifs micro-ondes, les dispositifs de stockage de données à haute densité, etc. L’élaboration d’hétérostructures toujours plus innovantes reste un défi majeur dans le but d’optimiser les densités d’interfaces entre les phases ferroélectriques et ferromagnétiques,et ainsi promouvoir les interactions de couplage mécaniques. Au cours de ce projet de thèse, deux stratégies sont mises en oeuvre pour la conception des matériaux : i) une structure coeur-écorce de type (1-1) composée de nanofils ferromagnétiques (1) dans des nanotubes ferroélectriques (1) àl’intérieur d’une membrane nanoporeuse tridimensionnelle auto supportée etii) une structure en couche mince de type (1-3) constituée de nanofils ferromagnétiques (1) supportés sur un substrat rigide et encapsulés dans une matrice ferroélectrique (3). / Controlling polarization or magnetization by an applied magneticand electric field respectively make magnetoelectric systems promisingcandidates for applications in microwave devices, high density data storagedevices, etc. Designing innovative magnetoelectric heterostructures is thus achallenge to optimize interface density between both ferroelectric andferromagnetic phases, and promote mechanical coupling interactions. In thisthesis project, two strategies are followed for material design: i) 1-1 coreshellstructure with ferromagnetic nanowires (1) inside ferroelectricnanotubes in a self-supported tridimensionnal porous template (1) and ii) 1-3structure where ferromagnetic nanowires (1) are supported on a substrateand embedded in a ferroelectric matrix (3).

Ce travail est consacré à l'épitaxie en phase gazeuse d'organométallique de nanostructures de nitrures en forme de fil et de pyramide, pour lesquelles nous cherchons à comprendre les mécanismes de croissance mis en jeu. Une étude paramétrique complète est présentée pour optimiser et mieux appréhender la croissance de nanofils GaN auto-assemblés non-catalysés. Nous démontrons notamment que l'injection de silane est un paramètre-clé pour la croissance des nanofils grâce à la formation d'une couche SiNx de passivation sur les facettes latérales qui joue le rôle d'un masque favorisant ainsi la croissance verticale. Un nouveau procédé de croissance de nanofils sans silane est aussi proposé dans ce travail en utilisant de très faibles flux de précurseurs qui favorise la formation de facettes verticales. De tels nanofils présentent d'excellentes propriétés structurales et optiques grâce à l'absence de silicium. Par ailleurs, nous montrons que la polarité joue un rôle crucial sur la croissance des nanostructures de GaN puisque la forme des nanostructures peut être simplement déterminée par l'orientation de la polarité: une polarité N résulte en fils alors qu'une polarité Ga en pyramides. Par conséquent, la forme fil/pyramide des nanostructures peut être directement choisie en contrôlant la polarité sur des substrats de saphir ou de GaN. Nous avons justement exploité cette méthode pour obtenir des réseaux ordonnés de fils et de pyramides de GaN en utilisant la croissance sélective à travers un masque nanostructuré par lithographie. De telles nanostructures ont été utilisées pour la croissance d'hétérostructures InGaN/GaN pour obtenir soit des puits quantiques non-polaires sur les flans des nanofils, soit des boîtes quantiques d'InGaN aux sommets des pyramides. / This work reports the metal-organic vapour phase epitaxy of III-Nitride wire- or pyramid-shaped nanostructures and focuses on the growth mechanisms related to these two types of GaN nanostrcutures. A complete parametric study is presented in order to optimize and to understand the catalyst-free self-assembled GaN nanowire growths. We demonstrate that the silane flux injection is a key-parameter for nanowire growth thanks to the formation of SiNx passivation layer along the sidewall facets that acts as a mask favoring the vertical growth. A novel silane-free nanowire growth is also proposed in this work using ultra-low precursor flux that favors the formation of vertical facets. Such nanowires exhibit excellent structural and optical properties due to the absence of silicon. In addition, the polarity is found to play a key-role for GaN nanostructure growth, since the nanostructure shape can be basically determined by the polarity orientation: N-polar nanostructure results in wire, whereas Ga-polar in pyramid. Consequently, the shape wire/pyramid of nanostructure can be chosen depending on the polarity control on sapphire or GaN substrates. This method is applied to get ordered arrays of GaN wires and pyramids using selective area growth on patterned mask. Such nanostructures can be used as template for InGaN/GaN heterostructure growth to get either non-polar multi-quantum wells along the wire sidewalls or InGaN quantum dots at the pyramid apex.

La microscopie à émission d'électrons balistiques (BEEM) permet l'étude locale des propriétés électroniques d'hétérostructures avec une résolution spatiale nanométrique. Au cours de ce travail de thèse, nous avons mis en oeuvre un microscope balistique sous ultravide, dédié à l'étude des propriétés électroniques d'interfaces d'hétérostructures à base de semiconducteurs III-V pertinentes pour des applications potentielles en électronique de spin. Dans un premier temps, le montage expérimental a été validé par l'étude du contact Schottky modèle Au/GaAs(001). Nous avons préalablement étudié par RHEED, STM et photoémission X la croissance épitaxiale de ce système. Une relation d'épitaxie originale Au(110)/GaAs(001) a été démontrée, la surface d'Au(110) présentant en outre une reconstruction c(2*2) liée à la ségrégation d'une demie monocouche de gallium. Les mesures de transport diffusif témoignent de la qualité du contact Schottky formé. Les mesures de spectroscopie BEEM conduisent à une hauteur de barrière Schottky locale en accord avec les mesures intégrées spatialement. Des signatures spectroscopiques marquées de l'injection d'électrons chauds dans les vallées Γ, X et L de la bande de conduction de GaAs ont également été mises en évidence. Ces résultats ont pu être interprétés théoriquement en prenant en compte les effets de structure de bande sur la propagation des électrons chauds dans la couche d'Au(110) (approches DFT-LDA, liaisons fortes), associés à la conservation de la composante parallèle du vecteur d'onde à l'interface Au(110)/GaAs(001). Afin de valider cette approche, une étude BEEM comparative a été menée sur un second système Schottky Fe(001)/GaAs(001). Pour ce système épitaxié « cube sur cube », les mesures de spectroscopie BEEM démontrent l'absence d'injection d'électrons chauds dans la vallée L du GaAs, en bon accord avec l'analyse théorique. Cette étude confirme la sensibilité du BEEM aux effets de structure électronique pour ces interfaces épitaxiées. Dans un second temps, nous nous sommes penchés sur l'étude de contacts tunnels MgO/GaAs(001), candidats potentiels pour l'injection tunnel de spin dans les semiconducteurs III-V. Les études BEEM démontrent une hauteur de barrière tunnel en accord avec les mesures de photoémission intégrées spatialement. Toutefois, localement, des canaux de conduction marqués sont observés pour des énergies électroniques spécifiques inférieures à la hauteur de barrière tunnel. Ces canaux de conduction sont attribués à des états de défauts localisés dans la bande interdite de l'isolant, associés à des lacunes d'oxygène dans MgO. Ces états de défauts sont responsables des faibles hauteurs de barrières tunnel reportées dans la littérature pour les dispositifs intégrant des barrières de MgO. Enfin, nous avons modifié le montage expérimental pour réaliser des mesures BEEM sous champ magnétique. Un électro-aimant a été installé sur la tête du microscope afin d'évoluer vers l'étude du transport d'électrons chauds dépendant du spin. Des études préliminaires sur des vannes de spin épitaxiées Fe/Au/Fe/GaAs(001) valident ce montage par l'observation de domaines et parois de domaines magnétiques.

La magnétite Fe3O4, bien qu'elle soit le plus ancien matériau magnétique connu, est l'objet de problématiques pertinentes pour la physique d'aujourd'hui. Depuis le milieu des années 1990, ce matériau a été revisité dans le cadre du développement de l'électronique de spin. En effet, les calculs de bandes lui ont prédit un caractère demi-métallique qui, associé à sa haute température d'ordre magnétique (850~K), laisse espérer des effets magnétorésistifs importants à température ambiante. Fe3O4 possède en outre des propriétés électriques originales: mécanisme de transport par saut, forte résistivité à basse température, transition métal-isolant. Nous avons étudié les propriétés de couches minces de Fe3O4 épitaxiées par ablation laser. Leur magnétisme présente des particularités liées à des hétérogénéités de composition ou aux défauts structurels propres à ces couches (parois d'antiphase). Nous avons ensuite réalisé des structures multicouches mettant en évidence pour la première fois des effets magnétorésistifs propres aux oxydes, notamment un effet de magnétorésistance géante spéculaire et un effet de magnétorésistance sans espaceur.

Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à l’élaboration de cristaux photoniques colloïdaux d’architecture contrôlée afin d’étudier leur effet sur les spectres de photoluminescence de luminophores. Notre stratégie a été d’incorporer les émetteurs au sein des particules de silice composant les cristaux colloïdaux de façon à les répartir de manière homogène dans l’ensemble des matériaux. Nous présentons la synthèse des précurseurs minéraux et l’élaboration de cristaux colloïdaux d’épaisseur contrôlée à la couche près grâce à la technique de Langmuir-Blodgett. Ces structures sont caractérisées par une bande interdite qui affecte la propagation de la lumière. L’insertion d’une couche de particules de diamètre différent dans un cristal colloïdal induit l’apparition d’une bande passante au sein de la bande interdite. Nous avons ainsi étudié l’influence de la structure de cristaux avec et sans défaut(s) sur les spectres d’émission de différents luminophores. Nous avons observé une inhibition et une exaltation locale de la lumière émise dans les zones spectrales correspondant respectivement aux bandes stoppante et passante. Nous avons également observé des modifications réversibles des spectres de photoluminescence des émetteurs, lorsque ceux-ci sont incorporés au sein de cristaux colloïdaux dont les propriétés optiques peuvent être modulées via l’application d’un stimulus extérieur. / During this work, we were interested in the elaboration of colloidal photonic crystals with a controlled architecture to study their effect on the photoluminescence spectra of emitters. Our strategy was to incorporate the emitters within the silica particles composing the colloidal crystals in order to distribute them homogeneously in the samples. We present the synthesis of the mineral precursors and the elaboration of colloidal crystals whose thickness is controlled at the layer level thanks to the Langmuir-Blodgett technique. These structures are characterized by a band gap which affects the light propagation. Insertion of a monolayer of particles with a different size as a planar defect within a colloidal crystal leads to the formation of a pass band in the band gap. We thus studied the effect of the structure of crystals with or without planar defect(s) on the emission spectra of different emitters. We observed local inhibition and exaltation of the emission in the spectral region corresponding to the stop band and the pass band, respectively. We have also observed reversible modulations of the photoluminescence spectra of the emitters when these ones were incorporated in colloidal crystals whose optical properties can be tuned by an external stimulus.

Les cellules solaires à multi-jonctions de type III-V possèdent des rendements de conversion de l'énergie très élevés (46%). Cependant, les méthodes de fabrication généralement utilisées sont complexes et coûteuses, notamment pour les cellules solaires non monolithiques associées par des techniques de collage et à structure inversée. Cette thèse vise à augmenter les rendements de conversion des cellules solaires monolithiques à l'aide de méthodes prospectives. Le travail est focalisé sur l'étude des défauts électroniquement actifs dans les matériaux constituant les cellules solaires au moyen de techniques photoélectriques et capacitives, et il peut être scindé en trois parties. La première partie traite des cellules solaires à simple jonction avec des couches absorbantes non dopées d'alliages InGaAsN de 1 eV de bande interdite de différentes épaisseurs obtenues sous forme de super-réseaux (InAS / GaAsN) par épitaxie à jets moléculaires (MBE) sur des substrats de GaAs. Pour des épaisseurs inférieures à 1200 nm, la concentration de défauts est négligeable et n'affecte pas fortement les propriétés photoélectriques, tandis que que pour une épaisseur de 1600 nm, la forte concentration de défauts détectés réduit la durée de vie des porteurs photogénérés, et conduit à une baisse significative du rendement quantique externe et des performances de la cellule. La deuxième partie du travail est consacrée à l'étude de cellules solaires à une et plusieurs jonctions avec des couches actives de (In)GaP(As)N obtenues par MBE sur des substrats respectifs de GaP et de Si. Nous avons trouvé que les cellules solaires de type p-i-n avec des couches actives de GaPAsN non dopé présentaient de meilleures performances que les cellules solaires de type p-n avec des couches actives de GaPAsN dopé n. De plus, les cellules solaires avec une couche d'absorbeur en GaPAsN non dopé présentent de meilleures propriétés photoélectriques et des concentrations de défauts plus faibles que celles avec un absorbeur obtenu à partir de super-réseaux InP / GaPN. Plusieurs niveaux de défauts ont été détectés dans la bande interdite de ces matériaux et leurs paramètres ont été décrits en détail. Nous avons montré qu'un traitement de post-croissance approprié pouvait améliorer la qualité électronique des couches et des cellules solaires. Une cellule solaire à triple jonction a été fabriquée avec des couches actives d'absorbeurs de GaPAsN et de GaPN non dopées. La valeur élevée de la tension de circuit ouvert (>2,2V) atteste du fonctionnement des 3 sous-cellules, mais la performance globale est limitée par les faibles épaisseurs de couches d'absorbeurs. Enfin, la troisième partie du travail est consacrée à l'étude de couches de GaP obtenues sur des substrats de Si à des températures inférieures à 400 ° C par une méthode originale de dépôt de couches atomiques assistée par plasma (PE-ALD). En effet, celle-ci utilise un équipement de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma et elle repose sur l'interaction de la surface avec les atomes de Ga et P provenant respectivement du triméthylgallium et de la phosphine qui sont injectés alternativement. Nous avons également fait croître des couches en utilisant un processus continu (fournissant simultanément les atomes P et Ga) et observé que leurs propriétés électriques et structurelles étaient moins bonnes que celles obtenues par la méthode PE-ALD proposée. Nous avons exploré l'influence des conditions de croissance sur les hétérostructures GaP / Si. Nous avons constaté qu'une faible puissance de plasma RF conduit à de meilleures propriétés photoélectriques, structurelles et à moins de défauts, grâce à une meilleure passivation du substrat de silicium. En outre, nous avons démontré que, contrairement à des résultats de la littérature utilisant des procédés MBE, la technique PE-ALD n'affecte pas ou très peu les propriétés électroniques des substrats de silicium et aucune désactivation des dopants n'a été observée. / Multi-junction solar cells based on III-V compounds have reached very high power conversion efficiencies (46%). However, the fabrication methods that are generally used are complex and expensive for non-monolithic bonded and inverted solar cells. This thesis is devoted to the study of prospective methods to increase the efficiency of monolithic solar cells. The work is focused on the study of electronically active defects in the materials constituting the solar cells by means of photoelectric and capacitance techniques (admittance spectroscopy, DLTS,…) and it can be divided into three parts. The first part deals with single-junction solar cells wherein the absorber is made of i-layers of 1 eV bandgap InGaAsN compounds with various thicknesses grown as sub-monolayer digital alloys (SDA) of InAs/GaAsN by molecular-beam epitaxy (MBE) on GaAs wafers. The cell with 900 nm thick InGaAsN exhibits the best photovoltaic performance and no defects could be evidenced from capacitance techniques. When the thickness is increased to 1200 nm, defects were detected, but their concentration is low so it did not strongly affect the photoelectric properties. Further increase to 1600 nm of the layer thickness was shown to lead to a higher defect concentration causing a change in the band diagram of the structure and lowering the lifetime of photogenerated carriers. This could explain the drastic drop of the external quantum efficiency, and the overall poor performance of the solar cell. The second part is devoted to the study of single- and multi-junction solar cells with active layers of (In)GaP(As)N grown by molecular beam epitaxy (MBE) on GaP and Si wafers, respectively. More precisely, the active layers were either quaternary alloys of GaPAsN or SDAs of InP/GaPN. We found that p-i-n type solar cells with active layers of i-GaPAsN showed better performance than p-n type solar cells with active layers of n-GaPAsN due to higher EQE values. Moreover, solar cells with an i-GaPAsN absorber layer show better photoelectric properties and lower defect concentrations, than those with an SDA InP/GaPN absorber layer. Different defect levels were detected by capacitance methods in these materials and their parameters were described in detail. We showed that a suitable post-growth treatment could improve the electronic quality of the GaPAsN layer and the solar cell properties. Also, a triple-junction solar cell was fabricated with active layers of i-GaPAsN and i-GaPN. All subcells were found to be operating, leading to a large open circuit voltage (>2.2 V), but the overall performance is limited by the low value of the quantum efficiency due to low thicknesses of i-layers that should be increased for better absorption. Finally, the third part is devoted to the study of GaP layers grown on Si wafers at temperatures below 400 °C using an original method called plasma-enhanced atomic-layer deposition (PE-ALD). Indeed, it uses a plasma-enhanced chemical vapor deposition equipment and it is based on the alternate interaction of the wafer surface with Ga and P atoms coming from injected trimethylgallium and phosphine, respectively. We also grew layers using a continuous process (providing simultaneously the P and Ga atoms) and observed that their electric and structural properties were poorer than that grown by the proposed PE-ALD method. The influence of growth conditions on the GaP/Si heterostructures was explored. We found that low RF-plasma power leads to better photoelectric, structural and defect-related properties, due to a better passivation of the silicon wafer. In addition, we demonstrated that, contrary to results reported in the literature using MBE processes, our growth process does not affect the electronic properties of phosphorous doped n-Si wafers, while slight changes were observed in boron-doped p-Si wafers containing Fe-related defects, however without deactivation of the doping nor strong degradation of the electronic properties.