Une étude de l'induction d'une anisotropie magnétique d'origine magnétostatique dans une couche mince magnétique (Ni81Fe19) à topologie modulée a été effectuée grâce aux observations réalisées à l'aide de mesures de magnéto-transport (AMR). La modulation à l'échelle nanométrique est obtenue avec une nouvelle approche basée sur la lithographie électronique. La présence d'une anisotropie uniaxiale orientée parallèlement à la modulation a été mise en évidence. Ce denier a permis la définition de deux axes orthogonaux d'anisotropie dans un même substrat et l'exploration de la faisabilité d'un capteur de champ magnétique bidimensionnel. Une géométrie de capteur à Effet Hall Planaire est proposée.<br />Le développement et la fabrication d'un dispositif permettant l'étude de la propagation d'une paroi de domaines dans une piste submicronique effectué sur une vanne de spin ont été accomplis. Dans ces dispositifs, la position de la paroi est déterminée par la mesure de la magnétorésistance géante (GMR). L'étude systématique des champs d'injection et de dépiégeage a montré l'existence une asymétrie de la propagation de la paroi entre les transitions P -> AP et AP -> P. Il a été montré, grâce à une série de simulations micro magnétiques, que cette asymétrie résulte de l'influence du champ dipolaire créé par la couche fixe sur les configurations adoptées par la paroi dans la couche libre. Des mesures de relaxation de temps ont permis d'obtenir la probabilité cumulée de dépiégeage de la paroi à partir de la constriction. Une variété de comportements a été ainsi mise en évidence.

Les récents concepts de la nanophotonique et les progrès considérables des procédés de réalisation de la microélectronique devraient conduire à l'émergence de nouvelles générations de composants optiques. L'objectif de cette thèse est ainsi de proposer des filtres optiques innovants, répondant aux besoins des communications spatiales à 0.85 µm, et susceptibles de lever les limitations des filtres usuels, en particulier en termes de largeur spectrale, sensibilité à la polarisation, fonctionnement en incidence oblique et ajustement spectral. Le travail de thèse porte sur la conception, fabrication et caractérisation de filtres à réseaux résonants associant un empilement multicouche et une nanostructuration de surface bidimensionnelle. A partir de la modélisation électromagnétique de la structure, une méthodologie de conception est développée et permet d'établir les paramètres caractéristiques de la maille photonique. Un procédé de fabrication comportant les étapes de dépôt de couches minces, lithographie électronique et gravure sèche est mis au point. Les composants fabriqués présentent des caractéristiques qui sont à l'état de l'art en incidence normale (largueur spectrale de 0.4 nm, réflexion à la résonance de 55%...) et en incidence oblique à ~60° (largeur spectrale < 0.8 nm, indépendance à la polarisation, accordabilité). L'aspect générique du procédé de réalisation et des performances obtenues permettent de considérer que ces filtres seront d'excellents candidats pour remplacer les filtres multi-couches conventionnels. De plus, la compatibilité de leur procédé de fabrication avec ceux de la microélectronique ouvre la voie à des fonctions optiques intégrées avancées.

Nous présentons une étude expérimentale et théorique sur la nucléation et l'évolution de la supraconductivité au voisinage d'un microtrou dans une couche mince. Sous champ magnétique la température critique d'une couche perforée est plus élevée que celle d'une couche sans trou et montre deux types d'oscillations quan tiques.

Dans cet ouvrage, nous présentons une étude du transport électronique dans un îlot métallique diffusif en contact avec deux électrodes supraconductrices. Nous avons mis au point un nouveau procédé de fabrication qui permet de réaliser ces jonctions niobium – cuivre – niobium avec des interfaces métalliques très transparentes. Les électrodes supraconductrices en niobium présentent alors une température critique proche de celle du supraconducteur massif. En préambule aux mesures de transport nous caractérisons les jonctions longues et diffusives par une étude quantitative théorique et expérimentale du couplage Josephson continu. Quand une tension est appliquée aux bornes de la jonction, la différence de phase entre les deux supraconducteurs oscille à très haute fréquence et la distribution des électrons est portée hors de l'équilibre thermodynamique. Nous mesurons une forte variation de conductance continue de la jonction qui est liée à la relaxation des électrons du métal normal via les collisions inélastiques. Nous avons ensuite réalisé une mesure de la conductance quand la jonction est irradiée avec une onde hyperfréquence. L'ïlot se comporte comme une cavité résonante à la fréquence Josephson. Le couplage de l'onde avec cette cavité fait apparaître les paliers Shapiro quand la tension atteint V=nhw/2e. Ces paliers sont caractéristiques de l'oscillation sinusoïdale du supercourant Josephson. Au-dessus d'une certaine température, il apparaît en plus de nombreux paliers fractionnaires. L'amplitude de ces nouveaux paliers persiste à haut température alors que les paliers Shapiro disparaissent très rapidement. Nous orientons la discussion en terme de contributions hors-équilibre au courant Josephson alternatif.

Dans cette thèse, nous nous sommes attachés à mesurer la résistance induite par les parois magnétiques dans différents métaux ferromagnétiques (fer, cobalt, oxydes de manganèse, alliage de Fe0.5Pa0.5). Le premier circuit étudié consistait en un fil de 200 nanomètres de large et 50 nanomètres d'épaisseur, fabriqué par lithographie électronique. Par microscopie à force magnétique et microscopie de Lorentz nous avons observé que les domaines sont en position tête-bêche dans l'état vierge dans des fils de cobalt. La configuration magnétique a été suivie en fonction du champ appliqué. Par lithographie électronique, nous avons pu disposer sur le fil des contacts en or. Dans le cobalt, la résistance d'une paroi magnétique unique a été mesurée et sa valeur est supérieure aux prédictions théoriques. Dans le manganite, sur un circuit équivalent, nous avons pu mesurer la magnétorésistance de joints de grain. Nous avons aussi effectué la mesure de la résistance d'une paroi sur une couche à aimantation perpendiculaire (alliage de fer-palladium), dont les domaines étaient alignés. Nous avons mesuré la résistance perpendiculairement (MR=9%) et parallèlement (MR=2.8%) aux parois, et ainsi corroboré certains modèles. Nous avons, par ailleurs, étudié (expérimentalement et numériquement) des systèmes magnétiques dans lesquels l'anisotropie de forme joue un rôle prépondérant. Dans des plots triangulaires de taille variant entre 0.1 et 2 microns, la frustration géométrique stabilise des états de vortex. Dans des lignes de fer-palladium, nous avons montré que les dimensions des domaines étaient conservées lorsque la taille latérale du système était réduite jusqu'à 300 nanomètres En revanche, l'orientation des domaines devient anisotrope et les parois magnétiques s'orientent perpendiculairement à l'axe de la ligne. Ces études permettent de mieux comprendre les effets de l'anisotropie de forme.

Les besoins en dispositifs opto/hyperfréquences, pour moduler les informations en transit sur les réseaux de télécommunications fibrés et hertziens, ont conduit au développement de matériaux organiques actifs en optique non linéaire, prometteurs en terme de performance mais limités par une faible stabilité dans le temps de leurs propriétés.<br />L'objectif de ce travail était de caractériser les propriétés optiques du polymère PGMA-DR1 (PIII), ainsi que d'étudier sa mise en forme et son intégration dans une structure guidante en vue de la réalisation d'un modulateur électro-optique.<br />La caractérisation de l'orientation des chromophores du PIII par génération de seconde harmonique a mis en évidence la capacité du matériau, après réticulation, à conserver ses propriétés sur une durée de plus d'un an. La structuration du polymère d'étude sous la forme d'un guide d'onde canal monomode, par un procédé de photolithographie et de gravure ionique réactive, nous a permis d'étudier ses propriétés de guidage, conduisant à des atténuations linéiques comprises entre 10 dB/cm et 3 dB/cm à 1,55 µm. De plus, des techniques alternatives de structuration du polymère par impression ont été étudiées. Les procédés d'emboutissage à chaud et de réplique par moulage permettent de simplifier la technologie de réalisation des guides. Finalement, la possibilité de réaliser in-situ l'étape d'orientation des chromophores, par procédé de poling en géométrie plan-plan, lors de la mise en forme du matériau a été démontrée.

L'objectif des travaux est de démontrer que la lithographie douce, quelquefois baptisée " Micro-Contcat Printing (µCP)", constitue une méthode de dépôt de biomolécules présentant de nombreux avantages pour des applications de type Biopuces. Pour la fabrication de puces à ADN, nous démontrons que le µCP est une technique compétitive par rapport au dépôt robotisé de gouttes traditionnellement utilisé. Le coût est inférieur, la densité des puces est augmentée et la qualité et la définition des motifs biomoléculaires sont supérieures. Une étude complète des mécanismes d'encrage des timbres élastomères d'impression ainsi que des mécanismes de transfert par contact des molécules vers le substrat est présentée. Le rôle prépondérant des fragments de polymère non réticulés présents à la surface des timbres est mis en évidence. Dans un second volet nous étudions la possibilité de générer par la même méthode des puces à biomolécules uniques. Nous montrons comment le µCP peut être poussé jusqu'à une résolution sub-micrométrique proche de 50 nm. Deux voies technologiques originales impliquant la lithographie douce sont proposées : l'une pour peigner individuellement en des sites organisés précisément sur la surface des longs brins d'ADN pour des études de génétique, l'autre pour fixer des molécules individuelles d'ADN par une extrémité rendant possible l'étude dynamique de molécules uniques (ADN) sur de larges populations.

La miniaturisation est aujourd'hui, plus que jamais, devenue le maître mot en microélectronique.<br />En effet, les industriels poursuivent l'objectif, de plus en plus ambitieux, de diminuer les dimensions<br />critiques des dispositifs actuels afin d'en améliorer les performances et d'en diminuer le coˆut. Dans<br />cette perspective, la lithographie joue un rˆole majeur car c'est la première étape qui définit le circuit<br />intégré. La technique de lithographie utilisée aujourd'hui pour la production de masse et ayant<br />permis d'atteindre le noeud technologique 65 nm est la lithographie optique à 193 nm. Pour aller en<br />de¸cà, il nous faut améliorer la résolution des outils de lithographie et cela ne peut se faire sans une<br />forte augmentation de leur complexité, de leur prix et de la difficulté de contrˆoler les procédés. Une<br />solution est la technique de lithographie à immersion à 193 nm qui consiste en l'introduction d'un<br />fluide d'indice supérieur à celui de l'air entre la lentille de projection et la plaquette de silicium :<br />elle permet, dans un premier temps, de relâcher les contraintes sur les procédés en améliorant la<br />profondeur de champ et, dans un second temps, d'améliorer la résolution tout en conservant l'infrastructure<br />du 193 nm.<br />L'objectif de ce travail de thèse est de monter et valider un interféromètre à immersion à 193 nm<br />pour étudier, par anticipation, certains aspects de la technique. Dans ce manuscrit, nous décrivons<br />la conception d'un montage interférométrique en immersion à 193 nm ayant la particularité d'être<br />achromatique et présentant donc l'avantage de ne pas pâtir de la faible cohérence des sources excim`<br />eres à 193 nm. Nous nous sommes focalisés sur la caractérisation du montage optique et avons<br />conclu sur les paramètres de profondeur de champ et de transmission du système. Finalement, nous<br />nous sommes intéressés à l'étude de l'imagerie à haute ouverture numérique. Nous avons pu montrer<br />l'amélioration de la résolution en immersion, ainsi que la corrélation entre l'augmentation de la<br />rugosité et la perte de contraste due à la polarisation.

Dans l'industrie de la microélectronique, l'étape clé permettant la réduction de la taille des circuits intégrés a toujours été celle de lithographie. C'est elle qui va déterminer la taille du plus petit motif réalisable. A l'heure actuelle, les techniques de lithographie optique commencent à arriver à leur limite et l'on voit émerger de nouvelles techniques qui permettraient de réduire encore ces dimensions. La lithographie Extrême Ultra Violet (EUV) allie des résolutions très agressives tout en conservant un débit élevé de plaquette. Dans la gamme de rayonnement EUV la plupart des matériaux sont absorbants. Ceci impose un fonctionnement dans un environnement sous vide avec des optiques et un masque en réflexion constitués de multicouche de molybdène – silicium. La présence de défauts lors de la réalisation du multicouche peut dégrader les performances du masque et faire que ces défauts s'impriment lors de l'étape de lithographie. <br />L'objet de cette thèse porte sur l'influence des défauts dans les masques. Pour cela nous proposons d'aborder le problème aussi bien par le biais de simulations électromagnétique que par une étude expérimentale, pour laquelle nous avons réalisé un masque à défauts programmés. Ce masque a été insolé sur un outil d'exposition EUV au synchrotron ALS. La croissance au sein des multicouches a également été abordée et a permis de mettre en évidence les phénomènes de lissage des défauts. Nous avons mis au point une technique de microscopie en champ sombre afin de sonder les masques et d'en détecter la présence de défauts de quelques dizaines de nanomètres.

The aim of the present work was to design and fabricate all purpose, positioning-tolerant and efficient interconnects between single-mode fibers and integrated waveguides out of polymers. The developed structures are part of the optical packaging of integrated optical chips. Integrated optics have gathered tremendous interest throughout recent years from research as well as from the industry, and most likely the demand will further grow in the future. Today’s trend is to establish optical data communication not only in far-distance transmission but also in end-user or so called fiber-to-home configurations, or, in the near future, also on board or even chip level. In addition, integrated optical sensors are gaining more and more importance. In the future, lab-on-a-chip systems may be able to simplify and accelerate analysis methods within health care or allow for a continuous monitoring of almost any environmental variable. All these applications call for robust optical packaging solutions. Many integrated optical chips are using a silicon-on-insulator design. Technologies which were originally intended for the manufacturing of integrated circuits can be utilized for the fabrication of such silicon-on-insulator chips. Point-of-care testing, which is a considerable part of bio-sensing, in some cases only allows the use of disposable transducer elements. The fabrication of these transducers, also including almost all other system parts, may be possible using polymers. Alternative fabrication methods like nanoimprint lithography can be applied for the patterning of polymers. With these, the extension of already known working principles or even entirely new device architectures become feasible for mass production. The direct patterning of polymers by means of nanoimprint was used to fabricate interconnects for integrated waveguides. In contrast to conventional lithography approaches, where a patterned resist layer is used as a masking layer for subsequent process steps, direct patterning allows the immediate use of the structures as functional elements. Firstly, nanoimprint allows diffraction-unlimited patterning with nanometer resolutions as well as the replication of complex three-dimensional patterns. These unique properties were used within this work to pattern shallow gratings atop an integrated waveguide within only one single manufacturing step. The gratings are used as coupling elements and can be utilized either to couple light from external elements to the chip or vice versa. Considerations regarding the optical effects on single-mode polymer waveguides as well as grating couplers were obtained from simulation. They are specific to the chosen design and the used polymer and cannot be found elsewhere so far. Compared to similar designs and fabrication strategies proposed in literature, the ones followed here allow for a higher efficiency. The dimensions and process windows obtained from simulation did serve as a basis for the subsequent fabrication of the grating couplers. All steps which are necessary to turn the calculated design into reality, ranging from master fabrication, to working mold cast and imprint, are shown in detail. The use of a working mold strategy is of crucial importance for the fabrication process and is discussed in detail. The use of a working mold preserves a costly master and further allows for a cost-efficient production. Parameters which are relevant for the production as well as for the final polymer patterns were analyzed and discussed. On the basis of the obtained data, a process optimization was performed. The optical characterization was also part of the presented work. A comparison with the results obtained from simulation is included and additional effects were revealed. Most of them may be subject to further improvement in future designs. In summary, the present work contributes to the field of optical packaging. It shows a viable route for the design and fabrication of interconnects of single-mode polymer waveguides. The presented design can be used as a building block which can be placed at almost any positions within an integrated optical chip. The fabrication method includes a minimum number of process steps and is still able to increase performance compared to similar approaches. Moreover, all process steps allow for scaling and are potential candidates for mass production.