Les médias discrets, constitués de bit géométriquement isolés par des étapes de nanostructuration, sont vus comme l'alternative aux médias de stockage magnétiques continus dans le but d'accroitre les densités de stockage au delà de 1 Tbit/in². Ils permettent en effet de repousser la limite superparamagnétique qui apparaît dans les couches de stockage classiques vers 300 Gb/in². Pour que la technologie discrète soit implentée à l'échelle industrielle, la réplication de nanostructures sub-50nm sur de larges surfaces à haut rendemant et à bas coût doit être possible. Dans notre approche, appelée “médias pré-gravés”, des pistes de plots sub-100nm isolées ont été fabriquées par nano-impresssion dans le Si. Cette étape de fabrication était suivie d'une étape de dépôt de multicouches Co/Pt qui ont la particularité de présenter une anisotropie perpendiculaire au plan. Les performances à l'enregistrement ont été étudiées grâce à un testeur quasistatique, muni de têtes de lecture écriture commerciales, développé par nos soins. Des bits de différentes longueurs (BL), c-à-d comprenant un nombre variable de plots, ont été écrits sur ces médias discrets. Les conditions de synchronisation requises pour l'écriture des bits ont été analysées le long des pistes. Il est nécessaire dans ce type de média que les impulsions de champ d'écriture coincident parfaitement avec la position géométrique des plots. Ces tests ont révélé “une fenêtre d'écriture” significative d'environ la moitié de la période du bit. Le rapport signal sur bruit (SNR) a été calculé, en évaluant les coefficients de corrélation entre des séquences de bits pseudo-aléatoires écrites périodiquement (PRBS). Nous avons montré que les sources principales de bruit sont les fluctuations de taille des bits, l'amplitude du signal magnétique et le bruit jitter dû au processus de réplication du substrat.

Le monde des capteurs pour l'automobile est en perpétuelle évolution. Il représente aujourd'hui un tiers du marché mondial des capteurs. Les capteurs peuvent ainsi se retrouver dans toutes les parties de l'automobile, même les plus difficile d'accès. Plus particulèrement les capteurs de position linéaire et angulaire ainterviennent à plusieurs endroits:suspensions, injection, arbre à cames, colonne de direction, phares, sièges... Nous avons étudié un moyen de réaliser une détection linéaire de position. Trois types de réalisation ont été retenus du fait qu'ils présentent une variation intrinsèquement linéaire d'inductance ou de mutuelle en fonction de la position d'un aimant lié à la cible. Ces capteurs ont été modélisés par des réluctances. Les effets fréquentiels des capteurs ont été étudiés afin de prédire l'évolution des paramètres (inductance et résistance) en série.

Les différents accords environnementaux interdisent l'utilisation de fluides frigorigènes usuels (protocole de Montréal : FC et HCFC et protocole de Kyoto : HFC). Il est donc pertinent de mener, parallèlement aux travaux actuels sur les nouveaux fluides frigorifiques, des recherches de nouvelles solutions de production du froid assurant une haute efficacité énergétique et un faible impact environnemental. La réfrigération magnétique constitue une des solutions. Cette technologie est basée sur l'effet magnétocalorique (EMC), une propriété intrinsèque de certains matériaux magnétiques. Compte tenu de cette activité de recherche novatrice, nous avons opté pour une approche globale dans laquelle nous avons essayé de maîtriser les différents aspects de cette technologie : du principe physique à l'application. Pour ce faire, un ensemble d'outils d'aide à la compréhension et à la conception ont été développés et exploités pour le dimensionnement d'un dispositif rotatif à aimants permanents de réfrigération magnétique.

Ce travail permet, d'une part, de mieux appréhender l'étude du bruit magnétique des machines asynchrones et, d'autre part, de présenter une méthode permettant de le réduire en injectant un faible courant harmonique.<br />Le premier chapitre expose le phénomène, fait une synthèse des relations mécaniques et acoustiques existantes et les confronte avec des expériences pratiques.<br />Une méthode de calcul des harmoniques d'induction présents dans l'entrefer est développée dans le deuxième chapitre, ils sont responsables des forces de Maxwell à l'origine du bruit. Les relations obtenues sont valables pour un moteur à rotor bobiné ou à cage et permettent la détermination des harmoniques de courant rotorique et statorique. Elles sont comparées à celles données par d'autres auteurs qui négligent certains termes.<br />Les applications numériques présentées dans le troisième chapitre soulignent l'importance d'un phénomène qualifié de résonance de denture, responsable de courants rotoriques harmoniques importants et de bruit magnétique. Elles montrent également la validité de la théorie en comparant les résultats aux relevés pratiques.<br />Le dernier chapitre expose le principe de réduction active du bruit magnétique. Il consiste à injecter un faible courant harmonique créant une force qui s'oppose à celle à l'origine du bruit. Plusieurs montages sont proposés, permettant l'injection d'un courant supplémentaire dans une machine alimentée par le réseau. L'étude expérimentale permet de valider le procédé.

Ce travail de thèse porte sur l'étude du transport dépendant du spin dans le silicium en utilisant une barrière tunnel et un métal ferromagnétique comme élément polarisant. Différentes études ont été menées pour concevoir, réaliser et caractériser le transport des électrons polarisés. La première partie de cette étude porte sur la conception et la réalisation d'électrodes ferromagnétiques submicroniques utilisées pour l'injection de spin. La seconde partie du manuscrit décrit les méthodes de caractérisations électriques utilisées pour mesurer les propriétés des structures Métal/Isolant/Silicium. La troisième étude expose les différentes mesures de magnéto-transport réalisé pour tenter de mettre en évidence un effet dépendant du spin dans différents dispositifs. Il a été ainsi montré que l'absence de signal mesurable peut être expliquée par des défauts de conception des dispositifs testés et par les défauts induits par la présence des métaux ferromagnétiques. Finalement, des améliorations des dispositifs de test et des conditions expérimentales ont été proposées pour palier à ces défauts.

Cette thèse porte sur la réduction du bruit audible d'origine magnétique émis par les machines asynchrones alimentées par modulation de largeur d'impulsion (MLI), et plus particulièrement par les moteurs de traction ferroviaire. <br /><br />Dans une première partie, une vue générale des travaux de modélisation vibro-acoustique des machines asynchrones et de leurs hypothèses est donnée. L'ensemble des règles de conception silencieuse existantes est présenté, et les effets des variables de conception du moteur et de l'onduleur sur le bruit sont rapportés, ainsi que les travaux portant sur la conception optimale des machines asynchrones.<br /><br />Ensuite, un modèle analytique complet du comportement vibro-acoustique et électrique du moteur est établi (DIVA). Des résultats de simulation sont présentés et validés par éléments finis, éléments frontières ou par test. La saturation, la MLI et la charge sont pris en compte dans le modèle. <br /><br />Enfin, une description analytique exhaustive des ondes principales de force magnétique est faite. Leurs caractéristiques (fréquence, sens de propagation, nombre de nœuds, amplitude) sont validées à l'aide de spectrogrammes et de déformées opérationnelles. A partir de cette analyse, de nouvelles règles de conception silencieuse sont établies.<br />Le modèle est ensuite couplé à un algorithme d'optimisation afin de concevoir un nouveau moteur à faible bruit magnétique respectant les caractéristiques de traction spécifiées, et deux prototypes de rotor sont conçus.<br /><br />Des essais sont réalisés sur un premier prototype, et un gain de 15 dB est observé en charge et en régime MLI. Le nouveau moteur atteint le couple spécifié sans accroître les pertes ni le courant de phase.

Cette thèse est consacrée à l'étude par Résonance Ferromagnétique (RFM) de l'influence des contraintes et des concentrations en trous et en Mn, sur les propriétés magnétiques de films nanométriques de Ga_1-xMn_xAs.<br />L'influence des contraintes a été étudié dans des films contenant 7% de Mn déposés sur GaAs ou GaInAs et contraints en compression ou en extension respectivement. Les axes de facile aimantation, le type d'anisotropie, le facteur de Landé, la température de Curie et les constantes d'anisotropie on été déterminés par RFM. <br />La passivation par l'hydrogène de l'activité électrique des Mn a permis l'étude de l'influence de la concentration en trous dans ces systèmes. Différents régimes de conductivité ont pu être atteints: isolant, conduction par bande d'impureté et métallique. Les facteurs g dépendent à la concentration de trous et la température. La relation théorique entre ces facteurs et la polarisation de trous est présentée. Les variations des constantes d'anisotropie magnétocrystallines sont comparées aux modèles théoriques. <br />La plus faible concentration en trous permettant d'atteindre un état ferromagnétique est estimée à 10¹⁹cm^-3. La structure des domaines a été étudiée par microscopie magnéto-optique pour cette concentration. L'influence du niveau de dopage en Mn a été étudiée dans la plage de 7% à 21%. Les résultats montrent que, contrairement aux prédictions du modèle de champ moyen, la température de Curie ne dépasse pas 180K même pour les forts dopages, ce qui est attribué à un haut niveau de compensation magnétique. Enfin, la relaxation de l'aimantation est étudiée et des facteurs de damping anisotropes sont mis en évidence.

Le phénomène de couplage d'échange est à la base du fonctionnement des capteurs magnétiques modernes ainsi que des futures mémoires magnétiques non volatiles. Bien que ce phénomène ait été découvert il y a plus de 50 ans et que son principe soit déjà utilisé pour des applications industrielles, les mécanismes physiques mis en jeu ne sont pas entièrement compris. Dans ce contexte, nous avons choisi d'étudier le système Co/alpha-Fe2O3 qui peut être considéré comme un système modèle ferromagnétique/antiferromagnétique pour l'étude du couplage d'échange.<br />Les films d'hématite (alpha-Fe2O3) ont été élaborés par épitaxie par jet moléculaire assistée par plasma d'oxygène atomique et ensuite caractérisés avec les techniques usuelles de surface réalisées sous ultra-vide au laboratoire. La croissance, la structure ainsi que les propriétés magnétiques des films minces d'hématite ont été étudiées en détail par de nombreuses expériences réalisées sur grands instruments (rayonnement synchrotron et diffusion de neutrons). Le cobalt est ensuite déposé in-situ sur ces films d'hématite d'une épaisseur de 20 nm. Les différentes expériences ont mené à une description détaillée du magnétisme (moment magnétique, aimantation, domaines...) ainsi qu'à une caractérisation fine du système Co/alpha-Fe2O3 (structure, morphologie...). Une attention particulière a été portée à la description de l'interface, élément déterminant du couplage d'échange. Ce travail expérimental repose sur l'utilisation d'un vaste ensemble de techniques de laboratoire (AES, XPS, RHEED, LEED, MOKE, VSM) complété par des expériences utilisant le rayonnement synchrotron (XAS, XMLD, XMCD, X-PEEM, GIXD, GISAXS) et la diffusion des neutrons.

Cette thèse se place dans le contexte d'alimentation des systèmes électroniques nomades fonctionnant sous faible tension et faible courant. Le dimensionnement et la réalisation d'éléments passifs magnétiques intégrés, pour le stockage d'énergie à l'échelle de la commutation y est abordé pour tenir compte de la taille, la position de l'alimentation de puissance par rapport au système à alimenter ainsi que de son rendement et sa densité de puissance. De plus, face à la demande de systèmes rapides, à faible encombrement et finement régulés, les fréquences de commutation tendent naturellement à augmenter. L'intégration monolithique des composants des convertisseurs de puissance est une des solutions plausibles. Toutefois, la réalisation de tels composants pose actuellement un réel défi technologique. De nombreuses équipes travaillent depuis plus de trente ans sur le problème de l'intégration de composants magnétiques sur silicium. Ces réalisations font appel aux techniques de réalisation microélectroniques, tel la croissance électrolytique, pour le dépôt des matériaux avec des épaisseurs contrôlées. L'objectif aujourd'hui est de réaliser une inductance de 12H capable de supporter 1W avec des tensions de l'ordre du volt, dans une gamme de fréquence allant de 1MHz à 10MHz. Pour ces raisons de compacité et pour garantir une plage fréquentielle de fonctionnement suffisante, nous avons travaillé avec des structures inductives planaires spirales, similaires par la forme à celles utilisées dans le domaine de l'intégration pour les radiofréquences (RF). L'étude des phénomènes physiques liés au caractère inductif et résistif de spirales planaires à partir d'équations et d'une définition géométrique normalisée du composant a abouti vers la mise en place d'outils d'étude numérique permettant d'analyser les liens entre les paramètres géométriques et les paramètres électriques du composant. Il est alors apparu que les dimensions géométriques nécessaires à l'accompl issement du cahier des charges précédent (notamment l'objectif de très faible résistance), se heurtaient aux limites des possibilités de réalisation technologiques (facteur de forme des conducteurs, résolution spatiale). Dans le but, de dépasser ces limites, nous nous sommes intéressés à l'association série/parallèle d'inductances magnétiquement couplées. Les simulations ont démontrées qu'une marge de manoeuvre existait, permettant une optimisation des performances électriques des composants. Un procédé technologique basé sur les techniques MEMS de résine épaisse et de croissance électrolytique de cuivre, a été développé pour valider les modélisations précédentes. Ce procédé permet de réaliser de manière générique des inductances planaires classiques ainsi qu'un empilement de plusieurs bobines connectées entre elles ou non, sur un substrat silicium. Le procédé a également été mis au point sur substrat Pyrex® pour supprimer les courants induits dans le substrat, sources de perturbations pour le comportement fréquentiel de l'inductance et de la résistance. Un banc de caractérisation impédance métrique a également été conçu afin de déterminer les limites du fonctionnement fréquentiel des composants réalisés qui ont permis de valider les performances des composants Ce travail ouvre de nombreuses perspectives dans la réalisation de composants magnétiques intégrés, assurant des fonctions électroniques connues et nouvelles, notamment en démontrant la faisabilité de transformateurs avec différents rapports de transformation ainsi que de fonctions de filtrage performant.

Les altérations hydrothermales et minéralisations enregistrées dans un gisement produisent des changements dans la minéralogie magnétique de la roche encaissante et, par conséquent, dans leurs propriétés magnétiques. En considérant que l'aimantation rémanente peut être utilisée comme marqueur de l'histoire géologique d'une roche, on a effectué une étude paléomagnétique dans deux méga-gisements de type porphyre cuprifère au Chili : (1) CHUQUICAMATA (Eocène-Oligocène), dont la minéralisation est hébergée dans des roches granodioritiques; et (2) EL TENIENTE (Miocène supérieur-Pliocène inférieur) avec un complexe de roches andésitiques minéralisées. L'objectif principal de cette recherche a été de déterminer les effets de l'altération hydrothermale sur la minéralogie magnétique et les enregistrements paléomagnétiques. <br>Le gisement de Chuquicamata est limité longitudinalement par une faille majeure (Falla oeste) et les minéralisations d'intérêt économique sont principalement concentrées à l'est de la faille. La susceptibilité magnétique et l'intensité de l'aimantation rémanente diminuent fortement en fonction de l'altération quartz-séricite qui augmente à l'approche de la faille. L'intensité de la déformation tectonique qui se surimpose aux effets de minéralisations ne permet pas de conserver un signal paléomagnétique cohérent dans les roches minéralisées de Chuquicamata. A l'ouest de la Falla Oeste, la situation est différente au niveau de la granodiorite Fiesta sans minéralisation d'intérêt économique. La susceptibilité magnétique (k ~0.01-0.05 SI) et l'intensité de l'aimantation rémanente naturelle (~0.1 Am-1) ne présentent pas de variation spatiale majeure. La susceptibilité magnétique est dominée par de la magnétite en gros grains qui est le porteur de la forte anisotropie de la susceptibilité magnétique (1.1< P <1.4) de la Granodiorite Fiesta. Par contre les directions caractéristiques de l'aimantation rémanente de polarité normale sont portées par une autre phase magnétique de plus haute coercivité liée à la formation de lamelles de titano-hématite lors de l'altération à biotite et chlorite. La foliation magnétique est sub-verticale et présente de larges variations d'orientation corrélées aux déviations antihoraires de la déclinaison magnétique de l'aimantation rémanente (entre 330° à 230°). Les enregistrements paléomagnétiques sont interprétés comme la conséquence de rotations antihoraires de petits blocs associés à la déformation le long de la Falla Oeste en accord avec les interprétations tectoniques antérieures suggérant un mouvement sénestre de ~35km ayant permis la juxtaposition du porphyre cuprifère de Chuquicamata avec la granodiorite Fiesta.<br>Dans le gisement d'EL Teniente, les contrastes magnétiques sont forts entre les dacites et quartz-diorite faiblement magnétique (k <0.001 SI) et le complexe d'andésites (CMET) (<0.01 < k < 0.2 SI). Le principal minéral "ferromagnétique" présent dans ces roches est la magnétite. Sur la base des associations minérales, les observations pétrographiques permettent de classer la magnétite dans 5 sous-types : [i] TYPE 1a: magnétite en grains fins dans les plagioclases; [ii] TYPE 1b: magnétite en grains fins +quartz crypto-cristalin (masse fondamentale et veines); [iii] TYPE 2: magnétite en gros grains+biotite+(>>anhydrite-quartz); [iv] TYPE 3: magnétite en gros grains+chlorite+quartz diffus +rutile; et [v] TYPE 4: magnétite en gros grains+tourmaline+ quartz diffus. Une aimantation rémanente très stable portée par la magnétite en grains fins est mise en évidence particulièrement dans les « andésites » minéralisées. Une zonation spatiale de la polarité magnétique est clairement mise en évidence au niveau de la mine. Dans le secteur N-NE une polarité INVERSE est enregistrée en probable relation avec l'intrusion du Porphyre Dacitique El Teniente aussi de polarité inverse. Dans le secteur S-SE, la polarité est normale. L'aimantation rémanente naturelle est d'origine chimique/ thermorémanente et est acquise au cours de la minéralisation. Compte tenu des fréquentes inversions de polarité du champ magnétique terrestre au cours de la période 4.5-5Ma, l'absence de superposition d'aimantation de polarité opposée au sein du même échantillon suggère une acquisition d'aimantation et de minéralisation très rapide (~0.1-0.2Ma) au cours d'épisodes successifs. Les directions caractéristiques ne montrent ni rotation tectonique ni basculement du gisement postérieur à la minéralisation.