Thèse de doctorat : Physique : Optique non-linéaire : Metz : 2006. / Thèse soutenue sur ensemble de travaux. Bibliogr. p. 191-202. Tabl. des fig. p. 181-190.

Dans ce travail, une nouvelle méthode de synthèse de nanoparticules semi-conductrices d'InP a été étudiée. La synthèse permet d'obtenir des particules d'InP dans une matrice de sel EMI+I-. L'étude par diffraction des rayons X de l'échantillon InP/EMI+I- n'a pas permis de bien distinguer les pics correspondant à l'InP de ceux du sel EMI+I-. La taille des cristallites évaluée à partir du pic principal est d'environ 88 nm. Ces cristallites pourraient correspondre aussi bien à l'InP qu'au sel EMI+I-. L'analyse par MEB a permis de visualiser des particules ayant des tailles de 0,5 µm à 2,5 µm. D'autre part, l'analyse par AFM révèle la coexistence de grains plus fins et plus larges, allant de quelques nanomètres (4 à 5 nm) jusqu'à des centaines de nanomètres. Ce résultat a été attribué au phénomène d'agglomération des particules lors de l'étape de séchage. L'analyse EDX sur ces particules indique la présence d'indium, d'oxygène et parfois de phosphore. Ce résultat suggère que la particule originaire InP a été oxydée, favorisant la formation des oxydes d'indium et de phosphore. Le rapport atomiqne In/P est de 1,6/1 (excès d'indium). Les oxydes de phosphore sont très volatils sous l'effet des températures élevées, ce qui entraînerait la perte de phosphore. Cependant, l'analyse de la composition chimique de surface par XPS révèle la présence de l'indium, qui pourrait provenir de l'InP ou de l'oxyde In₂O₃ et/ou de l'hydroxyde In(OH)₃. Par ailleurs, le phosphore est dans sa forme oxydée (liaison P-O). Les analyses RMN ¹H et RMN ³¹p ont permis d'examiner les protons et les phosphores détectés dans les échantillons précurseur-InP/TOPO, InP/TOPO/EMI+I- et InP/EMI+I-, analysés en solution. InP/EMI+I- manifeste un seul pic en RMN ³¹p, à 45.52 ppm. Ce signal a été attribué au phosphore dans sa forme InP, car c'est seul le composé de phosphore pouvant être formé à partir des produits de départ. À partir des résultats d'absorption, une valeur d'énergie de bande interdite de 3,82 eV a été calculée. Cette valeur est proche de celle rapportée pour l'oxyde In₂O₃ (Eg= 3,75 eV). Les mesures de photoluminescence ne démontrent pas l'existence de pics d'émission bien résolus. Le phénomène de «quenching» du sel enrobant l'InP pourrait contribuer à cet effet, en plus de l'effet d'oxydation de l'InP. Aussi, dans ce travail, nous nous intéressons à la fabrication de dispositifs émetteurs dans le bleu contenant des polymères conjugués avec et sans l'ajout des nanoparticules inorganiques de type CdSe/ZnS ou InP. Une diode polymère émettant dans le bleu a été fabriquée à partir des composantes suivantes: une anode transparente verre-ITO, une cathode métallique en aluminium recouverte de LiF et deux couches de polymères, soit le PEDOT:PSS, une couche d'injection de trous, et le PFO, une couche émettrice de lumière (émission dans le bleu, λmax = 444 nm). Le traitement de la surface d'ITO par plasma est important pour son rôle d'injecteur de trous. Les performances des diodes polymères dépendent essentiellement de la concentration de la couche PFO émettrice. Les meilleurs résultats sont obtenus avec les diodes hybrides à base de polymère PFO et de nanoparticules CdSe/ZnS. Avec un taux d'incorporation de 20 wt.% CdSe(ZnS), l'efficacité lumineuse de la PLED hybride ITO/PEDOT:PSS/PFO(10 mg/ml): 20% wt. CdSe(ZnS)//LiF/A1 est de 0,70 cd/A; cette valeur est deux fois supérieure à celle de la PLED à base de PFO seul (0,34 cd/A). La diode hybride de configuration ITO/PEDOT:PSS/PFO:InP(EMI+I-)/LiF/A1 ne présente pas de propriétés d'émission, ce qui a été lié au phénomène de "quenching" causé par l'enveloppe EMI+I- qui entoure les nanoparticules d'InP et/ou à l'effet d'oxydation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Synthèse colloïdale, Nanoparticules d'InP, PLED, Diodes hybrides, Polymères conjugués, Semi-conducteurs inorganiques.

Ce travail de thèse porte sur la synthèse organo-métallique de nanoparticules (NPs) semi-conductrices colloïdales de phosphures d'indium (InP), de zinc (Zn3P2) et de structures cœur/coquille obtenues par la croissance d'une couche de sulfure de zinc (ZnS) à la surface des NPs. Les objectifs consistent à comprendre et maîtriser la synthèse dans le but de décaler les longueurs d'onde d'absorption et d'émission vers le proche infra-rouge, domaine spectral intéressant pour l'imagerie biomédicale. Le premier chapitre présente l'état de l'art sur les nanocristaux (NCx) d'InP et d'InP/ZnS. Un bref rappel sur les propriétés physico-chimiques des NCx semi-conducteurs est présenté et différentes synthèses sont décrites. Une attention toute particulière a été portée sur la taille des NCx, le décalage de l'émission de fluorescence vers les plus grandes longueurs d'onde et l'optimisation des rendements quantiques. Les potentialités offertes par ces objets soit pour les diodes électroluminescentes (LED) blanches soit pour l'imagerie biomédicale montrent l'intérêt d'utiliser les NCx de type InP/ZnS plutôt que d'autres matériaux à base d'éléments toxiques (Cd, Pb, ...). Le deuxième chapitre porte sur une synthèse à partir des carboxylates d'indium connue de la littérature. Le but est alors de caractériser la structure des NPs pour comprendre le déroulement de la synthèse et de l'enrobage. Des mesures par résonance magnétique nucléaire (RMN) en phase solide et spectroscopie photo-électronique par rayons X (XPS) révèlent l'oxydation des NPs d'InP. La couche d'oxyde qui se forme durant la synthèse des NPs d'InP s'épaissit lors de l'enrobage. Cette oxydation provient d'un couplage décarboxylant des acides carboxyliques à haute température en présence des NPs. Elle serait à l'origine de l'inhibition de croissance des objets, ce qui limiterait les gammes de longueurs d'onde atteignables. Le troisième chapitre concerne une nouvelle synthèse à partir d'amidinate d'indium au lieu des carboxylates d'indium. L'intérêt de cette approche est la possibilité d'abaisser considérablement la température de réaction (150°C au lieu de 280°C) et ainsi d'éviter la réaction secondaire de décarboxylation. Un enrobage à basse température (150°C) est aussi mis en place. La synthèse induit également une oxydation de la surface des NPs d'InP. Un nouveau couplage a lieu entre les ligands, l'acide palmitique et l'hexadécylamine, et donne de nouvelles conditions oxydantes. Le jeu sur les ratios des ligands montre qu'en bouleversant le milieu réactionnel, les NPs d'InP ne présentent pas de réponse en luminescence concluante. La synthèse et l'enrobage sont alors réalisés sous atmosphère de dihydrogène (H2) en réacteur Fisher-Porter dans le but de contrer ces conditions oxydantes. La synthèse et l'enrobage donnent des tailles de NPs de l'ordre de 3,4 nm (condition nécessaire pour s'approcher d'une émission dans l'infra-rouge) et un rendement quantique de 18-20 %, résultats encore jamais atteints lors de cette thèse. Le dernier chapitre est consacré à une étude exploratoire sur les NPs de Zn3P2. Le phosphure de zinc est un matériau prometteur du fait de l'abondance de ses constituants non toxiques et des longueurs d'onde potentiellement accessibles. Différents paramètres de synthèse sont étudiés et les propriétés structurales et optiques sont caractérisées. Des résultats préliminaires sur l'enrobage montrent des difficultés liées à la stabilité des NPs de Zn3P2. L'utilisation de l'oxyde de trioctylphosphine (TOPO) semble permettre la passivation de ces NPs à l'air et en travaillant sous H2 une meilleure stabilité est envisageable.

Dans le cadre de la transition énergique, le déploiement de sources d’énergies ne produisant pas de gaz à effet de serre devient primordial. Bénéficiant de la surabondante énergie fournie par le Soleil, le photovoltaïque est un des éléments-clés du bouquet énergétique du futur. Le marché du photovoltaïque est actuellement dominé par les technologies à base de silicium et les meilleurs rendements de conversion dépassent les 26% avec la technologie de cellules à hétérojonction de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H) sur silicium monocristallin (c-Si).Le silicium amorphe hydrogéné, déposé par PECVD, permet d’obtenir une excellente passivation de la surface du substrat de silicium cristallin, et ainsi d’obtenir des tensions de circuit ouvert au-delà de 730 mV. Cependant l’a-Si:H montre une absorption parasite des photons ultraviolets, et sa faible conductivité limite la longueur de diffusion des porteurs de charge générés en son sein, limitant la performance électrique et aussi leur contribution au courant de la cellule.Pour augmenter le rendement de cette technologie, nous proposons de fabriquer et de caractériser une nouvelle structure de cellules photovoltaïques à base d'hétérojonction de phosphure de gallium (GaP) sur c-Si, déposé par dépôt en phase vapeur aux organométalliques (MOCVD). Matériau III-V, cristallin, et à énergie de bande interdite élevée (2.26 eV contre 1.6-1.9 eV pour l’a-Si:H et 1.12 eV pour le c-Si), le GaP permettrait une croissance par épitaxie sur le c-Si, une meilleure transparence face à l’a-Si:H, ainsi qu’une passivation par effet de champ repoussant les trous, porteurs de charge positive, loin de l’interface GaP/Si. Les améliorations des caractéristiques courant-tension de telles cellules avec seulement 10 nm de GaP ont précédemment montré, par simulation, une amélioration des rendements de 2% en absolu.Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié expérimentalement l’effet du dépôt de GaP sur le c-Si. Nous avons mis en évidence une dégradation de la durée de vie des porteurs dans le c-Si lors d’une étape de préparation de surface pour améliorer l’épitaxie du GaP, qui favoriserait la diffusion de contaminants issus de la chambre de dépôts III-V dans le substrat. Cette étape pourrait être retirée, mais elle est nécessaire pour limiter l’émergence de domaines d’antiphase, défauts cristallins liés à la nature polaire des liaisons Ga-P qui limitent aussi la durée de vie des porteurs. De plus, la durée de vie à l’interface GaP/Si est demeure inférieure à 150 µs, malgré l’hypothétique passivation par effet de champ et sans défauts cristallins.Se basant sur ces découvertes, nous avons cherché à comprendre et améliorer la passivation de l’interface GaP/Si. Des techniques d’analyses avancées ont montré la présence de traces de carbone et d’arsenic dans le GaP, accompagné de fluor à l’interface, ainsi qu’une oxydation du GaP post-épitaxie. Différentes couches de mouillage ont été testées, permettant de corréler la rugosité, la défectuosité du GaP à la durée de vie des porteurs.D’autre part, l’intégration d’étapes de décontamination du substrat (gettering) a permis avec succès de restaurer la durée de vie volumique des charges tout en maintenant le recuit de reconstruction de surface dans le procédé de fabrication. Ces étapes ont été optimisées pour minimiser leur impact sur la couche de GaP. Un cellule avec GaP déposé sans pré-recuit atteint 11.2% tandis qu’en reléguant le GaP à une couche fenêtre, une cellule GaP/(n+)c-Si/(p)c-Si a montré un rendement amélioré à 13.8% avec le recuit et les étapes de gettering.Ce travail s'appuie sur l'expertise du CEA-INES en cellules solaires à hétérojonctions et du CNRS-LTM en épitaxie et caractérisation des matériaux III/V. / In the frame of energy transition, the development of energy sources that do not generate greenhouse gases is paramount. Benefiting from the overabundant energy provided by the Sun, photovoltaics is a key element of the future energy mix. Photovoltaics market is currently led by the silicon-based technologies, and best conversion efficiencies exceed 26% with the heterojunction solar cells technology with hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) on monocrystalline silicon (c-Si).Hydrogenated amorphous silicon, deposited by PECVD, enables high surface passivation of crystalline silicon, and to reach over 730 mV of open-circuit voltage. However, the parasitic absorption in the Ultra Violet region limits photon collection, and its low conductivity limits the diffusion length of charge carriers it generates, limiting the electrical performance and their contributions to the cell current.To enhance the efficiency of this technology, we propose to fabricate and characterise a new structure of photovoltaic solar cells based on heterojunction of gallium phosphide on crystalline silicon, made by metalorganic chemical vapour deposition (MOCVD). This crystalline III-V material, with high bandgap energy (2.26 eV vs 1.6-1.9 for a-Si:H and 1.12 eV for c-Si), allows its pseudomorphic epitaxy on silicon, with higher transparency vs a-Si:H along with field effect passivation that repels the holes, positive charge carriers, away from the GaP/Si interface. The improvement of current-voltage characteristics, with only 10-nm-thick GaP, have previously shown by simulation an absolute improvement of the efficiency by 2%.In the frame of this thesis, we have experimentally studied the effect of GaP deposition on c-Si. We have outlined a carrier lifetime degradation in c-Si during a surface preparation annealing that favours the diffusion of contaminants from the III-V MOCVD chamber into the substrate. This step could be removed, but it is required to limit the formation of antiphase domains, which are crystalline defects linked to the polarity of Ga-P bonds that also limit the carrier lifetime. Moreover, GaP/Si interface lifetime remains below 150 µs, despite the hypothetic field effect passivation and without crystalline defects.From these conclusions, we sought to understand and improve the GaP/Si interface passivation. Advanced analysis techniques have shown carbon and arsenic traces in the GaP, with fluorine at the interface, as well as post-epitaxy GaP oxidation. Different wetting layers were tested, correlating the roughness and defectivity of Gap to the carrier lifetime.Furthermore, integration of substrate decontamination steps (gettering) enables successful bulk carrier lifetime recovery while maintaining the surface reconstruction annealing in the process flow. These steps were optimised to minimise their impact the GaP layer. A solar cell with GaP deposited on unannealed silicon reached 11.2% while, making GaP a window layer in a GaP/(n+)c-Si/(p)c-Si stack produced a solar cell with 13.8% with annealing and gettering steps.This work relies on the expertise of CEA-INES on heterojunction solar cells and CNRS-LTM on the epitaxy of III-V materials and their characterisation.

Ce mémoire a trait à la nitruration du phosphure d'indium. Le phosphure d'indium est un semiconducteur III-V présentant un fort potentiel dans les domaines de la micro et de l'optoélectronique. La nitruration est un traitement de surface intervenant dans la croissance d'hétérostructures du type InN/InP.<br /> L'étude du processus de nitruration de l'InP(100) nécessite d'avoir une parfaite connaissance de l'état de la surface des substrats. Cette étude a été menée en employant différentes spectroscopies électroniques : spectroscopie des électrons Auger, des photoélectrons X, des pertes d'énergie des électrons et spectroscopie des électrons réfléchis élastiquement. Les effets du bombardement ionique -étape préalable à la nitruration- et du chauffage à une température égale à celle utilisée pour la nitruration ont été analysés. Le bombardement ionique entraîne la création de cristallites d'indium métallique qui subissent une transformation 3D-2D sous l'effet de la température.<br />La nitruration est réalisée dans un bâti ultravide. L'échantillon d'InP est exposé à un flux d'azote actif produit par une source à décharge haute tension. Les espèces azotées consomment les cristallites d'indium métallique précédemment créés par le bombardement ionique pour former de l'InN. Les effets du temps d'exposition au flux d'azote ainsi que de l'incidence du flux par rapport à la surface de l'échantillon ont été étudiés. Il s'est avéré que pour 40 minutes d'exposition sous une incidence rasante l'épaisseur des couches de nitrure était la plus importante. <br />L'étude d'un recuit des monocouches atomiques d'InN sur substrat d'InP à 450°C a montré le pouvoir passivant du film de nitrure puisque aucune détérioration du substrat n'a été constaté alors que la température de congruence de l'InP est de 370°C.

Thèse de doctorat : Electronique : Lille 1 : 2001. / N° d'ordre (Lille) : 2978. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. en fin de chapitres.

Thèse doctorat : Micro-Electronique. Dispositifs de l'Electronique Intégrée : Villeurbanne, INSA : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. à la fin de chaque chapitre.

Ce travail de thèse porte sur la synthèse organo-métallique de nanoparticules (NPs) semi-conductrices colloïdales de phosphures d’indium (InP), de zinc (Zn3P2) et de structures cœur/coquille obtenues par la croissance d’une couche de sulfure de zinc (ZnS) à la surface des NPs. Les objectifs consistent à comprendre et maîtriser la synthèse dans le but de décaler les longueurs d’onde d’absorption et d’émission vers le proche infra-rouge, domaine spectral intéressant pour l’imagerie biomédicale.Le premier chapitre présente l’état de l’art sur les nanocristaux (NCx) d’InP et d’InP/ZnS. Un bref rappel sur les propriétés physico-chimiques des NCx semi-conducteurs est présenté et différentes synthèses sont décrites. Une attention toute particulière a été portée sur la taille des NCx, le décalage de l’émission de fluorescence vers les plus grandes longueurs d’onde et l’optimisation des rendements quantiques. Les potentialités offertes par ces objets soit pour les diodes électroluminescentes (LED) blanches soit pour l’imagerie biomédicale montrent l’intérêt d’utiliser les NCx de type InP/ZnS plutôt que d’autres matériaux à base d’éléments toxiques (Cd, Pb, …).Le deuxième chapitre porte sur une synthèse à partir des carboxylates d’indium connue de la littérature. Le but est alors de caractériser la structure des NPs pour comprendre le déroulement de la synthèse et de l’enrobage. Des mesures par résonance magnétique nucléaire (RMN) en phase solide et spectroscopie photo-électronique par rayons X (XPS) révèlent l’oxydation des NPs d’InP. La couche d’oxyde qui se forme durant la synthèse des NPs d’InP s’épaissit lors de l’enrobage. Cette oxydation provient d’un couplage décarboxylant des acides carboxyliques à haute température en présence des NPs. Elle serait à l’origine de l’inhibition de croissance des objets, ce qui limiterait les gammes de longueurs d’onde atteignables.Le troisième chapitre concerne une nouvelle synthèse à partir d’amidinate d’indium au lieu des carboxylates d’indium. L’intérêt de cette approche est la possibilité d’abaisser considérablement la température de réaction (150°C au lieu de 280°C) et ainsi d’éviter la réaction secondaire de décarboxylation. Un enrobage à basse température (150°C) est aussi mis en place. La synthèse induit également une oxydation de la surface des NPs d’InP. Un nouveau couplage a lieu entre les ligands, l’acide palmitique et l’hexadécylamine, et donne de nouvelles conditions oxydantes. Le jeu sur les ratios des ligands montre qu’en bouleversant le milieu réactionnel, les NPs d’InP ne présentent pas de réponse en luminescence concluante. La synthèse et l’enrobage sont alors réalisés sous atmosphère de dihydrogène (H2) en réacteur Fisher-Porter dans le but de contrer ces conditions oxydantes. La synthèse et l’enrobage donnent des tailles de NPs de l’ordre de 3,4 nm (condition nécessaire pour s’approcher d’une émission dans l'infra-rouge) et un rendement quantique de 18-20 %, résultats encore jamais atteints lors de cette thèse.Le dernier chapitre est consacré à une étude exploratoire sur les NPs de Zn3P2. Le phosphure de zinc est un matériau prometteur du fait de l’abondance de ses constituants non toxiques et des longueurs d’onde potentiellement accessibles. Différents paramètres de synthèse sont étudiés et les propriétés structurales et optiques sont caractérisées. Des résultats préliminaires sur l’enrobage montrent des difficultés liées à la stabilité des NPs de Zn3P2. L’utilisation de l’oxyde de trioctylphosphine (TOPO) semble permettre la passivation de ces NPs à l’air et en travaillant sous H2 une meilleure stabilité est envisageable / Résumé de la thèse en anglais : This PhD investigation focuses on organometallic synthesis of indium phosphide (InP), zinc phosphide (Zn3P2) colloidal semiconductor nanoparticles (NPs) and core/shell structures which were obtained by the growth of a layer of zinc sulfide (ZnS) on the surface. The objectives are to understand and control the synthesis in order to shift the absorption and emission wavelengths to the near infra-red range, interesting for biomedical imaging.The first chapter presents the state of the art on the InP and InP/ZnS nanocrystals (NCx). A brief recall on the physical and chemical properties of semiconductor NCx is presented and various syntheses are described. Particular attention was paid to the size of NCx, the shift of the fluorescence emission to higher wavelengths and the optimization of quantum yields. The potential of these objects for white light emitting diodes (LED) or biomedical imaging shows the value added of using InP/ZnS NCx rather than other materials based on toxic elements such as cadmium, lead elements…The second chapter focuses on a synthesis from indium carboxylates known in the literature. The goal is to characterize the structure of NPs to understand the procedure of the synthesis and the coating. Measurements by Nuclear Magnetic Resonance (NMR) in solid state and Photoelectronic X-ray spectroscopy (XPS) revealed the oxidation of InP of the NPs. This oxide layer increases during the coating. This originates from a decarboxylating coupling of carboxylic acids at high temperature in the presence of NPs. This oxidation is believed to inhibit the growth of the object, which restricts the attainable range of wavelengths.The third chapter provides a novel synthesis from indium amidinate instead of indium carboxylate. The advantage of this approach is the potential to lower significantly the reaction temperature (150°C instead of 280°C) and to avoid secondary decarboxylation reaction. A coating with ZnS at low temperature (150°C) is also developed. The synthesis of InP NPs also causes an oxidation of the surface. A coupling takes place again between the ligands, palmitic acid and hexadecylamine providing new oxidizing conditions. The study of different ratios of ligands shows that when the reaction medium is modified, the InP NPs do not exhibit a conclusive luminescence response. Synthesis and coating are carried out under an atmosphere of hydrogen (H2) in Fisher-Porter reactor in order to counter these oxidizing conditions. NPs with diameters of the order of 3,4 nm (a necessary condition to approach the infra-red emission) and a quantum yield of 18-20% are thus obtained. These had never been observed before during this thesis.The last chapter is devoted to an exploratory study on Zn3P2 NPs. Zinc phosphide is a promising material because of non-toxic and abundant constituents, and potential access to near infra-red wavelengths. Different synthesis parameters are studied and the structural and optical properties are characterized. Preliminary results on the coating show instabilities of the Zn3P2 NPs. The use of trioctylphoshine oxide (TOPO) appears to allow the passivation of the NPs in the air and a better stability is possible under an atmosphere of H2

Depuis quelques années, les diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) connaissent un véritable essor se traduisant par leur intégration progressive au sein d'appareils électroniques « grand public » : téléphones portables, téléviseurs, etc. En dépit d'avantages indéniables, des obstacles — notamment des coûts de fabrication élevés et des durées de vie insuffisantes — freinent encore l'adoption massive de cette technologie. Le remplacement de la couche émissive organique par des quantum dots pourrait résoudre tout ou partie de ces problèmes, tout en améliorant les performances des dispositifs « QD-LEDs » ainsi constitués.L'objectif de cette thèse consiste à élaborer, par voie colloïdale, des nanocristaux semi-conducteurs non toxiques et présentant toutes les caractéristiques requises pour leur intégration dans des QD-LEDs.Un protocole de synthèse de nanoparticules d'antimoniure d'indium (InSb) reposant sur l'injection du précurseur d'antimoine en phase gazeuse a tout d'abord été mis au point. Suite à l'optimisation des différents paramètres de réaction, les nanocristaux obtenus par cette voie présentent un certain nombre de qualités : bonne cristallinité, faible dispersion en taille et excellente stabilité en solution. En revanche, l'absence de photoluminescence — attribuée à la présence d'une coquille amorphe autour du cœur des particules — ne permet pas à l'heure actuelle d'exploiter pleinement ces nanocristaux dans des applications optiques.L'étude a ensuite été dirigée vers la production de quantum dots à base de phosphure d'indium (InP), afin de permettre la réalisation ultérieure d'un dispositif QD-LED fonctionnel. Grâce à l'élaboration de structures à gradient de composition, des nanocristaux dotés d'un fort rendement quantique de photoluminescence ainsi que d'une excellente stabilité en milieu oxydant ont pu être élaborés.Enfin, des essais préliminaires portant sur l'intégration des nanocristaux à base de phosphure d'indium dans des diodes électroluminescentes ont été menés. Le dépôt des quantum dots a été réalisé selon la technique dite de « LANGMUIR-SCHAEFFER stamping » tandis que les autres couches présentes dans l'empilement — à base de petites molécules — ont été élaborées par évaporation. En dépit de performances encore modestes, l'émission des QD-LEDs ainsi produites présente toutefois une nette contribution provenant de la couche de nanocristaux Ces résultats ouvrent ainsi la voie à de nouveaux développements très prometteurs. / During the past few years, organic light-emitting devices (OLEDs) gradually appeared in consumer electronics such as smartphones and television sets. Unfortunately, the OLED market is still curbed by some drawbacks of this technology — namely high manufacturing costs and limited lifetime. By replacing the organic emitting layer by quantum dots, one could expect to partially solve these problems and further improve the performances of the so-called QD-LED devices.The aim of this study is to produce semiconductor nanocrystal quantum dots which are non-toxic and exhibit all the required features for their successful integration inside QD-LED structures.A new approach for the synthesis of colloidal indium antimonide (InSb) nanocrystals relying on the use of a gaseous antimony precursor was firstly developed. Thanks to the optimization of several reaction parameters, the nanocrystals obtained by this pathway exhibit a good crystallinity, a reduced size dispersion, and are highly stable in solution. Unfortunately, no photoluminescence signal was recorded — probably because of an amorphous shell surrounding the particle cores — so these nanocrystals cannot be used for optical applications.Then, we investigated the chemical synthesis of indium phosphide (InP) based quantum dots likely to yield a working QD-LED prototype. Owing to composition gradient shells, we produced nanocrystals exhibiting a high photoluminescence quantum yield and a good stability in oxygen-rich medium.Finally, we made several preliminary attempts in order to integrate indium phosphide based nanocrystals in light-emitting diodes. The quantum dot films were deposited by the “Langmuir-Schaeffer stamping” technique while the other layers made of small molecules were evaporated. Despite its still modest performances, the emission of the elaborated QD-LEDs shows a neat contribution from the embedded quantum dots. These results open the way for future developments.

Cette thèse a pour but de déterminer les meilleures conditions possibles pour réaliser une génération de seconde harmonique (SHG) à partir d'un fondamental dans la bande C télécom (autour de 1.55 JJm) dans des microdisques de phosphure de gallium intégrés sur silicium. Il s'inscrit dans les efforts actuels de développement de circuits photoniques intégrés en étudiant une proposition technique pour tirer parti des effets non linéaires en optique. A partir d'une résolution approchée de l'équation de propagation des ondes électromagnétiques comportant un terme source d'origine non linéaire, il a permis d'aboutir à deux "cartes" indiquant, pour l'une, les conditions nécessaires à la SHG, pour l'autre, l'efficacité théorique attendue suivant les paramètres retenus. S'appuyant sur l'expertise du laboratoire Folon en matière d'intégration monolithique de GaP sur Si, une étude de l'influence sur la SHG de certains défauts de cristallisation a été menée et a conduit à la proposition de deux nouvelles techniques d'accord de phase dans les disques de GaP épitaxiés sur Si. D'un point de vue expérimental, ce travail de thèse a permis, d'une part, de doter le laboratoire d'un banc de fabrication de fibres effilées (tapers) et fibres effilées gaufrées (dimpled tapers) et, d'autre part, d'un banc de caractérisation optique des microdisques adapté à l'étude de la SHG. / The goal of this thesis is to determine the best conditions to manage the second harmonic generation (SHG) from afundamental in the telecom C-band (around 1.55 (Jm) in gallium phosphide microdisks integrated on silicon. Findingtechnical solutions to take advantage of the non linear effects in these devices is a contribution to the actual efforts madeto develop integrated photonics circuits.In this work, the approximate resolution of the electromagnetic wave propagation equation completed by a nonlinearsource led to two "charts" indicating, for one, the necessary conditions for SHG, and for the other, the conversionefficiency theoretically allowed according to the chosen parameters. Thanks to the Foton laboratory expertise inmonolithical integration of GaP on Si, the influence on the SHG of specific structural defects was studied. This has led tothe proposal of two new phase matching techniques in GaP/Si microdisks.From an experimental point of view, this work led to the fabrication of two setups, the fi rst one, to make tapered opticalfibres and dimpled tapers, the second one, to make optical characterizations of microdisks and to study SHG in these systems.