De nos jours, les ions rapides lourdes sont devenues une alternative réussie à rayons X traditionnels pour le traitement du cancer. Leur région d’haute perte d'énergie (pic de Bragg) permet de définir avec précision la profondeur tissulaire a la quelle on dépose le maximum d'énergie. Malheureusement, les espèces chimiques résultant de l'irradiation, qui pourraient conduire à la morte cellulaire, ne peuvent pas être établies expérimentalement car les processus se produisent dans une échelle de temps très court (≈ 1 à 100 fs). Simulations de Dynamique Moléculaire (MD) ont démontré être un outil bien adapté à élucider ces mécanismes, cependant, jusqu'à présent seules quelques études ont porté sur ces processus primaires. Dans cette thèse, nous appliquons une combinaison de Time-Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) et MD Born-Oppenheimer (BO) MD méthodes pour enquêter sur la fragmentation de l'uracile doublement chargé, la pyrimidine et les clusters d'eau provenant d’ionisations coque interne. L'état initial doublement chargé s’obtient en enlevant les deux électrons d’un orbital de Kohn-Sham particulier ou d’un orbital de Wannier pour les espèces neutres. La densité électronique évolue sous l’approximation Ehrenfest pour MD, où le champ moyen d'énergie potentielle qui conduit la dynamique nucléaire est calculé au niveau TD-DFT (par la propagation des équations de Kohn-Sham dépendant du temps), et les forces nucléaires sont calculées utilisant le théorème de Hellmann-Feynman. Lorsque la dynamique devient essentiellement adiabatique, le système est changé à une dynamique MD BO en état fondamental et prolongé pour autour de ≈ 100fs. / Nowadays, swift heavy ion beams have become a successfully alternative to traditional X-Ray radiation for cancer treatment. Their high energy loss region (Bragg peak) allows to target the maximum deposited energy at a selected body depth. Unfortunately, the chemical species resulting from the irradiation, which might lead to the cell death, cannot be established by experiments since these processes occur in a very short time scale (≈ 1 - 100 fs). Molecular Dynamics (MD) simulations have demonstrated to be a well-suited tool to unravel such mechanisms, however, so far only a few studies have focused on these primary processes. In the present thesis we apply a combination of Time-Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) MD and Born-Oppenheimer (BO) MD methods to investigate the fragmentation of doubly-charged uracil, pyrimidine and small water clusters arisen from inner shell ionizations. The initial doubly charged state is obtained by removing two electrons from a specific Kohn-Sham or Wannier orbital of the neutral species. The electronic density evolves within the so-called Ehrenfest MD approximation where the mean field potential energy surface driving the nuclear dynamics is computed at the TD-DFT level (by propagation of the time-dependent Kohn-Sham equations), and nuclear forces are computed using the Hellmann-Feynman theorem. When the dynamics becomes essentially adiabatic, the system is switched to a ground state BO MD and extended up to ≈ 100fs.

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Ces travaux de thèse concerne la réalisation et la caractérisation de détecteurs de radiations sub-millimétriques et térahertz par des composants à effets de champs à base d'hétérojonctions de nitrure de Galium (AlGaN/GaN). La première partie de ces travaux présente un état de l'art des différents types de détecteurs de rayonnement térahertz existants que ce soit par une approche électronique, optique ou optoélectronique. Elle permet d'effectuer un comparatif de leurs performances. La seconde partie aborde les aspects de design et de procédés technologiques pour la fabrication de ces composants à base de nitrure de Galium. Elle expose plus particulièrement les difficultés rencontrées et les solutions mises en places lors de la fabrication de composants à réseaux de grilles. La troisième partie concerne la caractérisation en espace libre de ces différentes topologies de détecteurs pour des fréquences allant jusque 550GHz (i.e. NEP, SNR, comparatif avec l’intégration d’antenne cornet…). Cette partie expose les premières mesures d'imagerie en temps réels réalisées à l'aide de détecteur térahertz à base d'hétérojonctions AlGaN/GaN. La dernière partie aborde, quant à elle, l'étude intrinsèque des performances des détecteurs. Celle-ci est basée sur la théorie du mélange résistif. Une modélisation du comportement non linéaire du détecteur est réalisée. Elle s'appuie sur des mesures de mélange faites à l'aide d'un nouveau type de bancs de mesures sous pointes développés au sein du laboratoire. En conclusion, un bilan sur les performances de différentes topologies étudiées essaiera d'offrir des pistes de réponses aux interrogations légitimes sur le sujet abordé. / This thesis relates to the fabrication and the characterization of different types of Gallium nitirde based high electron mobility transistors (GaN/AlGaN heterojunction based HEMT) as millimeter and terahertz radiations detectors. The first part of this work presents a state of the art of different types of THz radiation detectors either by electronics, optics or optoelectronics approaches. This part allows a comparison of their performances. The second part deals with design and process technologies to the fabrication of GaN/AlGaN based devices. This part explains particular difficulties encounterd and solutions omplemented in the process fabrication of gratting-gate transistors. The third part describe the experimental results in free-space, up to 550GHz, of these different types of detectors (i.e. NEP, SNR, integrated horn antenna...). This part outlines the THz real-time imaging performed for the first time with GaN/AlGaN based detectors. The last part deals with the study of the intrinsic performance of these detectors. This study is based on the resistive-mixing theory in HEMTs. Modeling of the nonlinear behavior of transistors is achieved. This part relies on resistive-mixing measurements made using a new type of an on-wafer measurement bench developed in our laboratory. In conclusion, a report on the performances of all detectors studies in this thesis is done. This conclusion attempts to answer in the reasonable questions.

No / In the past fifty years it has been clearly identified that the presence of biological tissues effect the performance of the antenna and considerable effort has been made to improve the characteristics of the mobile phone antenna's but very less effort has been put in to evaluate the effects of the radio frequency and energy absorption by the biological organisms and their effect. In this work as part of a bigger work package we have evaluated the effects of the handset orientation on the values of SAR and radiation efficiency as well as the effect of the distance upon these values. The study has produced some very interesting results showing that the most common way of holding the mobile phone i.e. microphone close to the mouth produces the highest SAR values.

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