Nous vous proposons un procédé de fabrication pour obtenir des dispositifs de graphène suspendu avec rendement élevé (~ 90%). Surtout, nous nous concentrons sur l'intégrabilité de procédé ainsi que sa compatibilité avec les technologies existantes de silicium. Pour répondre à ces questions, nous avons développé un système de fabrication à base de graphène qui était synthétisé par dépôt chimique en phase vapeur (CVD).L'étape la plus importante dans le processus de fabrication est liée à la gravure du substrat de SiO2 sous-jacente à suspendre les rubans de graphène. Il est souvent rapporté dans la littérature que, à ce stade, les forces capillaires peuvent provoquer l'effondrement des rubans de graphène. En dehors de cet effet, nous avons trouvé que la qualité de l'interface entre le masque de gravure et le substrat est essentielle pour suspendre les dispositifs de graphène avec succès. Ce n'est que lorsque la qualité de cette interface a été amélioré, nous avons atteint des rendements remarquablement élevés d'environ 90%. Caractérisation par spectroscopie Raman, la microscopie électronique à balayage (MEB) et microscopie à force atomique (AFM), qui était effectuée après chaque étape de fabrication, ont attesté que notre méthodologie n'a aucune dommage sur la qualité du graphène.Par la suite, nous avons utilisé la spectroscopie Raman pour étudier le dopage et la contrainte dans nos dispositifs de graphène CVD. Alors que nous avons observé une forte dopage de type p sur graphène supporté sur SiO2 dans l'air, le dopage seul ne peut pas tenir compte des spectres observés. Au lieu de cela, nous concluons que les échantillons de graphène mesurées présentent une contrainte interne de compression, qui ne se relâche pas complètement pendant la fabrication. Nous attribuons cette contrainte au budget de la température de CVD et au polymère rigide de transfert.Enfin, nous avons étudié les caractéristiques électriques de nos dispositifs à température ambiante ainsi qu'à basse température. Les mesures ont confirmé la forte dopage de type p de graphène, et en suite, ‘back-gating' ont donné une modulation faible de courant. Mesures magnéto-transport, qui sont effectuées à 20 K et 4, ont été utilisés pour extraire la densité de porteurs et la mobilité des dispositifs supportés sur SiO2. Faibles valeurs de mobilité sont attribuées à la diffusion par les joints de grains. À des champs magnétiques faibles, nous avons observé des signatures de localisation faible, ce qui implique que ‘intervalley scattering' est le mécanisme dominant dans nos échantillons. À des champs magnétiques élevés, la résistivité longitudinale a montré oscillations robuste à température qui pourraient être identifiés comme niveaux de Landau. / We propose a high-yield (~ 90%) fabrication route to obtain suspended graphene devices. Importantly, we focus on the scalability of the process as well as its compatibility with existing Si technologies. To address these issues, we developed a fabrication scheme based on graphene grown by chemical vapor deposition (CVD).The most crucial step in the fabrication process relates to the etching of the underlying SiO2 substrate to suspend the graphene ribbons. It is often reported in the literature that at this stage, capillary forces can lead to the collapse of the graphene beams. We have found that apart from this effect, the quality of the interface between the etch mask and the substrate is key to successfully suspend graphene devices. Only when the quality of this interface was improved, were we able to achieve remarkably high yields of approximately 90%. Characterization by Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM), performed after each step of fabrication, attested that our methodology does not impact the quality of the graphene.We have subsequently employed Raman spectroscopy to investigate doping and strain in our CVD graphene devices. While we did observe a strong p-type doping of graphene supported on SiO2 in air, doping alone cannot account for the observed spectra. Instead, we conclude that the measured graphene samples display a compressive internal strain, which does not fully relax during fabrication. We attribute this strain to the large temperature budget of the CVD process and to the rigid transfer polymer.

Ce travail présente une étude par diffusion micro-Raman de membranes de graphène suspendu.La spectroscopie Raman est présentée comme un outil rapide et peu invasif pour estimer les contraintes natives dans du graphène suspendu et est utilisée pour en sonder quantitativement la déflexion, induite soit par une différence de pression d’air soit électrostatiquement. Dans des bulles de graphène pressurisées, une analyse minutieuse des intensités et fréquences des principaux modes Raman permet une détermination tout-op que de la topographie de la bulle, du module de Young et des paramètres de Grüneisen du graphène. Une grille électrostatique offre une manière élégante d’introduire à la fois des contraintes et du dopage dans le graphène. Des mesures Raman permettent une détermination précise de la déflection induite par la force électrostatique (jusqu’à l’effondrement irréversible), en très bon accord avec un modèle électromécanique. / This work presents a micro-Raman scattering study of undoped suspended graphene membranes. Raman spectroscopy is introduced as a fast and minimally invasive tool to estimate sample dependent built-in strain in suspended graphene, and is further employed to quantatively probe the membrane deflection, which may be induced either by an air pressure difference or electrostatically. In pressurized graphene blisters, an all-optical determination of the blister topography, the Young’s modulus and the Grüneisen parameters of graphene is achieved by a thorough analysis of the intensity and frequency of the main Raman modes. Electrostatic gating offers an elegant way to simultaneously strain and dope graphene. Raman measurements allow an accurate determination of the electrostatically-induced graphene deflection (up to irreversible collapse), in very good agreement with an electromechanical model.

Le présent travail s'intéresse à l'électro-dépôt et à la caractérisation des nanofilms Pt/Pd(hkl) ainsi que leurs propriétés en relation avec le stockage d'hydrogène. Les effets de taille nanométrique, de l'épaisseur et de l'orientation cristallographique du substrat ont été étudiés.En comparant les films Pd/Pt(111) et Pd/Pt(100), des caractéristiques distinctes ont été observées aussi bien pour les courbes d'électro-dépôt que durant les caractérisations électrochimiques et par AFM ex situ. Les dépôts Pd/Pt(100) ont montré la présence d'un dépôt en sous tension jusqu'à deux couches atomiques, ce qui est assez inhabituel. Les films plus épais montrent la présence de pyramides à base carrée alignées sur l'orientation (100) du substrat. Au contraire, seule la première couche de Pd/Pt(111) se dépose en sous-tension et le dépôt présente un caractère pseudomorphe jusqu'à 10 couches complètes.L'absorption d'hydrogène dans les nanofilms de Pd/Pt(100) a été étudiée avec une méthode " classique " dans une solution d'acide sulfurique. Nous avons développé une nouvelle méthode recourant à une électrode tournante à ménisque suspendu pour mesurer l'insertion d'hydrogène dans les films les plus minces de Pd/Pt(111), où l'insertion d'hydrogène et le dégagement de H2(g) ne sont pas bien séparés.Les isothermes d'insertion d'hydrogène présentent des points communs entre les deux systèmes, comme la réduction du taux maximal d'insertion (H/Pd)max comparé au Pd massif, valeur qui décroît avec la réduction d'épaisseur. La largeur de la région biphasique décroît aussi avec la réduction d'épaisseur de film et présent une pente. Cette pente a été attribuée à la présence de sites d'insertion non-équivalents résultant des contraintes induites par le substrat. Cependant, pour Pd/Pt(100), la pente est moins prononcée et la valeur de (H/Pd)max décroît plus rapidement avec l'épaisseur. Sa valeur pour Pd5ML/Pt(100) est à peine supérieure au taux d'insertion αmax du Pd massif.

Le présent travail s’intéresse à l’électro-dépôt et à la caractérisation des nanofilms Pt/Pd(hkl) ainsi que leurs propriétés en relation avec le stockage d’hydrogène. Les effets de taille nanométrique, de l’épaisseur et de l’orientation cristallographique du substrat ont été étudiés.En comparant les films Pd/Pt(111) et Pd/Pt(100), des caractéristiques distinctes ont été observées aussi bien pour les courbes d’électro-dépôt que durant les caractérisations électrochimiques et par AFM ex situ. Les dépôts Pd/Pt(100) ont montré la présence d’un dépôt en sous tension jusqu’à deux couches atomiques, ce qui est assez inhabituel. Les films plus épais montrent la présence de pyramides à base carrée alignées sur l’orientation (100) du substrat. Au contraire, seule la première couche de Pd/Pt(111) se dépose en sous-tension et le dépôt présente un caractère pseudomorphe jusqu’à 10 couches complètes.L’absorption d’hydrogène dans les nanofilms de Pd/Pt(100) a été étudiée avec une méthode « classique » dans une solution d’acide sulfurique. Nous avons développé une nouvelle méthode recourant à une électrode tournante à ménisque suspendu pour mesurer l’insertion d’hydrogène dans les films les plus minces de Pd/Pt(111), où l’insertion d’hydrogène et le dégagement de H2(g) ne sont pas bien séparés.Les isothermes d’insertion d’hydrogène présentent des points communs entre les deux systèmes, comme la réduction du taux maximal d’insertion (H/Pd)max comparé au Pd massif, valeur qui décroît avec la réduction d’épaisseur. La largeur de la région biphasique décroît aussi avec la réduction d’épaisseur de film et présent une pente. Cette pente a été attribuée à la présence de sites d’insertion non-équivalents résultant des contraintes induites par le substrat. Cependant, pour Pd/Pt(100), la pente est moins prononcée et la valeur de (H/Pd)max décroît plus rapidement avec l’épaisseur. Sa valeur pour Pd5ML/Pt(100) est à peine supérieure au taux d’insertion αmax du Pd massif. / The present work focuses on the electro-deposition and characterization of Pd/Pt(hkl) nanofilms and on their properties concerning hydrogen storage. The effects of the nanometric size, of the thickness and of the substrate’s orientation have been studied.Comparing Pd/Pt(111) and Pd/Pt(100) films, distinct features were observed either in the electrodeposition curve or in the electrochemical and ex situ AFM characterizations. Pd/Pt(100) deposits have shown the presence of an UPD process up to two layers, which is a quite uncommon phenomenon. Thicker films show the presence of square based pyramids, following the substrate’s (100) orientation. On the contrary, only the first layer is Under Potentially Deposited in Pd/Pt(111) films and the deposit presents a pseudomorphic character up to about 10 complete layers.Hydrogen absorption into the Pd/Pt(100) nanofilms was studied following a “classical” method in sulphuric acid medium. We have developed a new method using the hanging meniscus rotating disk electrode (HMRDE) to measure the hydrogen insertion into ultra-thin Pd/Pt(111) films, where H insertion and HER (Hydrogen Evolution Reaction) are not well separated. The hydrogen insertion isotherms present some common points between the two studied systems, like smaller value of the maximum hydrogen insertion rate (H/Pd)max compared to bulk Pd, value which decreases with the decrease of the thickness. The two-phase region width decreases with film thickness as well and presents a slope. Such slope has been attribtued to the presence of non-equivalent insertion sites due to substrate induced constraints. Nevertheless, for Pd/Pt(100) the slope is less pronounced and (H/Pd)max value decreases more rapidly with thickness. Its value in correspondence of Pd5ML/Pt(100) is only slightly higher than the αmax insertion rate of bulk Pd.

Ces travaux concernent l’étude expérimentale des textures se développant dans les ménisques de films smectiques de cristaux liquides thermotropes. Ces fluides complexes nous servent de système modèle pour l’étude des couplages élasto-capillaires qui se manifestent dans certaines conditions par des déformations périodiques de l’interface cristal liquide-air. Dans un premier temps, à partir de l’étude détaillée de la topographie de l’interface par une méthode interférométrique, nous caractérisons les différents types de structures, puis, identifions les principaux paramètres impliqués dans le processus d'apparition des défauts dans le ménisque de films libres suspendus. Ces résultats nous servent de base pour discuter des mécanismes physiques qui génèrent les différents types de défauts observés. Nous regardons en particulier, comment la diminution d’épaisseur de couche associée à une transition de phase va induire une instabilité mécanique responsable de l’apparition des ondulations de l’interface. Dans un deuxième temps, afin d’aller plus loin dans la compréhension des mécanismes, nous avons utilisé des films minces de cristaux liquides déposés sur des substrats solides microstructurés par des plots fabriqués par des techniques photolitographiques. Une telle géométrie permet de générer un ménisque autour de chaque plot et surtout de faire varier un plus grand nombre de paramètres comme par exemple l’ancrage sur le substrat via un traitement chimique de surface. L’ensemble de nos résultats apportent un éclairage nouveau sur la caractérisation et la compréhension des déformations spécifiques aux ménisques de fluides complexes. / The present work is an experimental study of the textures that appear in the meniscus of free standing smectic films with thermotropic liquid crystals. These complex fluids serve as model systems to investigate elasto-capillary phenomena which, under certain conditions, manifest themselves through periodic deformations of the liquid crystalair interface. In the first part of the thesis, we focus our attention on meniscus structures whose interfacial topographies are thoroughly characterized thanks to an in-house optical interferometry technique. Our study allows us to identify the main parameters involved in the development of meniscus structures and to discuss the physical mechanisms that are likely to be responsible for their formation. In particular, we show how a phase transition-induced layer shrinkage triggers a mechanical instability leading to interfacial undulations of the smectic free surface. In the second part of the manuscript, we address the case of thin liquid crystal films deposited on solid patterned solid substrates. The latter consist of regular arrays of microposts fabricated through photolithographic techniques. Such a geometry allows a meniscus to be formed around each micropost and makes it possible to examine the influence of other parameters such as the anchoring conditions on the solid substrate. The results gathered so far are able to shed some light on the characterization and the understanding of the specific deformations and textures that appear in the menisci of complex fluids.

Avec le pixel pour alphabet, le signe pour vocabulaire, l'algorithmique pour grammaire et l'interactivité pour mode de lecture, nos langages dans l'écran sont fragmentés, mais pourtant présents peut-être comme jamais auparavant. Ils semblent s'inscrire sur une surface sans mémoire, à la manière des ardoises magiques de notre enfance...<br />Nos langages s'écrivent, se dessinent et se design(ent) : lettres et signes (indiciels, iconiques et symboliques) prennent place dans l'environnement changeant de l'écran, devenu aujourd'hui capable de se changer lui-même.<br /><br />Le design consiste à donner un champ esthétique en même temps qu'une forme plastique, et ergonomique à une chose. Cette chose peut-être un objet (un signe), un événement (une action), un espace (une interface) ou un jeu d'interaction (comportement). C'est l'art de la configuration des signes pensé dans un usage social. Le design tient un rôle central dans le champ de la création numérique. Il concerne maintenant le son, l'image fixe et animée, le texte, et les conditions même du dévoilement et de la présence des signes, soit l'interactivité. La question du design est celle de la technologie immiscée par effraction dans le champ de l'art. La technologie interroge et bouscule fortement la doxa comme la critique, la pratique artistique comme celle de la monstration.<br /><br />Nous reformulons l'activité du design avec le qualificatif de néo-design, marquant ainsi l'évolution de celui-ci par rapport aux pratiques pré-numériques. Nous rencontrons le terme de meta-design (LAB-au) et proposons celui de meta-signe, insistant sur le fait que le designer numérique produit aujourd'hui moins des représentations (images) que des systèmes capables de générer, organiser des agencements (interfaces) qui opèrent un environnement intelligent.<br /><br />Cet environnement est fait de nouveaux types de signes que nous avons génériquement nommés e-mouvants, soulignant la particularité associant l'électronique et le mouvant, pour rendre compte si besoin de ce nouveau champ du sensible. Ce qui a pour effet direct de ne plus pouvoir considérer la technologie seulement dans ses modes opératoires d'outils, mais de la considérer comme une production de l'esprit matérialisée et en actes.<br /><br />L'écran connecté au computer nous fait donc passer d'un régime de signes lié à la représentation à un régime lié à l'émergence et à l'expérience du monde. Nous passons progressivement à un environnement sémiotique, complexe et fortement interconnecté, autopoïétique. Cette transformation profonde de notre environnement symbolique peut désormais être abordée à travers ce que nous avons nommé une écologie de l'écran.<br /><br />C'est donc le système dans son entier qui porte et relaie l'opérabilité. Pourquoi ce terme ? Il a l'avantage de trouver son origine dans le mot œuvre (du latin opera). Opérer, c'est « être au travail, diriger un travail intellectuel » (« Robert électronique » 1992), mais c'est aussi mettre en œuvre, un travail par la pratique. L'opérateur est bien lié à l'œuvre, c'est celui qui œuvre, man-œuvre, ou œuvre avec ses mains en vue de réaliser certaines opérations. L'opérabilité en tant que ce qui peut être opéré, c'est-à-dire « accompli (une action), effectué (une transformation), par une suite ordonnée d'actes ou d'opérations » se constitue comme l'espace d'émergence d'un méta langage et dont la programmation est le mode d'écriture et dont l'action génère l'accomplissement.<br /><br />L'écran est le lieu et l'acteur d'un changement radical du paradigme espace-temps pour le lecteur comme pour l'auteur, au profit d'une triade systémique que nous avons nommée espace-temps-opérabilité dessinant en son centre le concept de praxis hypermédia. Cette dimension émerge dans le double mouvement de l'opérabilité de la machine calculante et de l'engagement du lecteur devenu un scripteur, c'est-à-dire un acteur-acté-actant.<br /><br />Cette praxis, dans le sens d'une activité qui unit l'action, l'intellection et l'expérience sensible dessine une éco-sémio-systémie, ou plus simplement une écologie des signes de l'écran. Elle inscrit de nouvelles modalités de saisie de nos univers symboliques où l'espace comme lieu et mémoire, le temps (boucle, ritournelle, temps suspendu) et la présence (contrôle, action, engagement) altèrent et revisitent profondément la notion d'espace-temps connue jusqu'ici.<br /><br />Ce qui a pu s'énoncer comme une praxis hypermédia fait reposer le récit sur de nouvelles bases. L'analyse de quelques œuvres a permis de proposer l'idée de l'e-narratif (narratif électronique) qui serait cette forme qu'il conviendrait d'appeler encore l'épi-narratif , comme l'épiphénomène électronique du narratif, venant augmenter le narratif tel que nous le connaissions jusqu'ici.<br /><br />L' e- narratif serait constitué d'au moins deux composantes :<br /><br />L'infra-narratif, qui opère des constructions de sens par le jeu complexe des signes e-mouvants dans l'environnement de l'écran agi. L'infra-narratif se situerait au niveau perception-réception des signes dynamiques en permettant à l'opérateur une construction du sens dynamique non liée à la succession temporelle narrative habituelle mais s'articulant plutôt sur un axe paradigmatique des signes en mouvement et selon un processus sémiotique dynamique, dans un temps de perception très court.<br />Le praxo-narratif, généré par l'action dans l'environnement processuel de l'écran et dans le temps d'une praxis peut être rapproché du l'« extra-noématique » d'Espen Aarseth. Ce qui le distingue du narratif est le caractère « agi » qui n'existe pas – sauf exception - comme tel dans les médias pré-numériques. Ce qui se produit de narratif dans la suite ou conséquence de l'action n'est peut-être pas encore déterminant pour le narratif mais l'est pour assurer l'engagement du lecteur comme acteur dans le dispositif. C'est à ce titre l'effectuation du mouvement d'identification du spectateur tel qu'il n'était pas effectué au cinéma, d'un dasein, ou d'une existence incarnée.

La modélisation des massifs rocheux fracturés est un problèmes important dans de nombreux secteurs industriels, y compris, mais sans s'y limiter à l'exploitation pétrolière et gazière. Dans la littérature, les roches fracturées sont reconnues comme des milieux à double porosité et double perméabilité dans lesquels le réseau de fractures fournit la perméabilité primaire et la matrice rocheuse la perméabilité secondaire. L'idée de la dissociation de l'écoulement à l'intérieur du réseau de fractures et de la matrice,la double perméabilité, est toujours contestée pour les réservoirs fracturés. De nombreuses contributions sur cette question ont été présentées dans la littérature et les méthodes utilisées pourraient être classées dans deux approches principales : approches continues et discontinues. Chaque approche a ses avantages et ses limites. Pour surmonter les limites en gardant les avantages de ces deux approches, une approche nommée Embedded Fracture Continumm Approach (EFCA) qui emprunte le concept du modèle continu et intègre également l'effet des fractures explicites est considérée dans cette thèse. L'idée principale de cette approche repose sur le concept de la « cellule fracturée » représentant un milieu poreux qui a ses propres propriétés calculées à partir des propriétés de la matrice poreuse et des fractures qui la traversent. Le code de calcul développé dans le cadre de ce travail est basé sur la bibliothèque source DEAL.II. L'exactitude de l'EFCA a été étudiée à travers de différents tests. Plusieurs applications traitées dans ce travail comme la détermination des propriétés hydro-mécaniques effectives d'un site réel, estimation de la production de puits dans laquelle les fractures sont modélisées explicitement, démontrent la performance de l'EFCA dans la modélisation des roches fracturées ainsi que l'effet de la double porosité et de la double perméabilité aux comportements des réservoirs fracturés. / Fractured rock masses modeling is a challenge issue in many field of industry including but not limited to oiland gas exploitation. In the literature, fractured rock masse are in many cases recognized as double permeability medium in which fracture network provides the primary permeability and rock matrix plays asthe second one. The idea of dissociation of flow inside the fracture network and the matrix, the double permeability, is still challenged for fractured reservoirs. Numerous contributions on this issue have been presented in the past could be cast in two main approaches: continuum media approach and discontinuous approach. Each approach has its advantages and limitations. To overcome the limitation and to take advantage of these two approaches, the Embedded Fractured Continuum Approach (EFCA) which borrows the concept of continuum models and also incorporates the effect of explicit fractures is considered in this thesis. The principal idea of this approach lies on the concept of fracture cell representing a porous medium that has their own properties calculated from the properties of porous matrix and fractures intersecting it.The development in this work was conducted by using the library source code DEAL.II. The accuracy of EFCA was investigated through different verifications. Through some applications: determination of effective hydro-mechanical properties of an actual site, estimation of well production in which necessary fractures are modeled explicitly, we demonstrate the performance of the EFCA in the modeling fracture drock masses as well as the effect of double porosity and double permeability on behaviours of fractured reservoirs.

L'existence des ondes gravitationnelles (OG) est l'une des prédictions les plus intéressantes de la théorie de la Relativité Générale d'Einstein. La découverte expérimentale des OG serait donc un test important de la théorie elle-même et permettra d'ouvrir une nouvelle fenêtre d'observation en particulier dans les régions de l'Univers inaccessible à l'observation électromagnétique. Les détecteurs interférométriques, comme Virgo, sont les dispositifs les plus prometteurs pour la détection d’OG. Actuellement, leur sensibilité n'est pas encore suffisante pour avoir un taux d'observation de quelques événements/an. Un intense programme expérimental pour l’améliorer est en cours. Particulièrement, les prochaines générations de détecteurs d'OG, aux basses fréquences, seront limitées par l'effet de la pression de radiation (PR) sur les miroirs suspendus. Ce phénomène, pas encore observé expérimentalement, est l'objet d'un champ de recherche très actif. Mon travail ici présenté vise à la construction d'un détecteur pour l'étude des effets quantiques de la PR dans les détecteurs d’OG: QuRaG. Il sera constitué d'un interféromètre de Michelson suspendu dont chaque bras sera une cavité Fabry-Pérot de très haute finesse, dans laquelle seulement le miroir de fond sera suspendu et sensible au bruit quantique de la PR. Durant ma thèse j'ai participé activement au R&D de tous les sous-systèmes de QuRaG. Par conséquent, le travail que j'ai fait porte sur divers aspects du projet dont les problématiques appartiennent à différents domaines de la physique. Mon travail présenté ici démontre que QuRaG sera réalisable et qu’il observera le bruit de la PR dans la bande de fréquences attendue. / The existence of gravitational waves (GW) is one of the most interesting predictions of the theory of general relativity of Einstein. The experimental discovery of GW would be an important test of the theory itself. In addition, the detection of GW will open a new window of observation especially in those regions of the Universe inaccessible to electromagnetic observations. Interferometers, as Virgo are the most promising devices for the detection of GW. Currently, the sensitivity of these detectors is not yet sufficient to have a detection rate of few events/year. Therefore, an intense experimental program to improve the sensitivity is underway. Specifically, the sensitivity of the next generations of GW detectors, at low frequencies, will be limited by the effect of the radiation pressure (RP) on the suspended mirrors. This phenomenon not yet observed experimentally in the ground based GW detectors band, is currently the subject of a very active research field. My work presented here aims at building a detector for studying quantum effects of RP in GW detectors: the QuRaG experiment. It will consist of a suspended Michelson interferometer where each arm will be a high finesse Fabry-Pérot cavity, in which only the end mirror will be further suspended and then sensitive to the RP noise. During my PhD I have actively participated to the R&D of all QuRaG subsystems. Therefore, the work that I have done deals with various aspects of the project whose related problems belong to different domains of physics. My work described in this manuscript demonstrates that QuRaG is realizable and that it will be able to observe the RP noise in the expected frequency range.