We investigate the temperature and size distribution of Ag, Ge, CdSe and ZnS nanoparticles undergoing UV excimer laser pulses. A two laser pulse experiment is designed to monitor nanoparticle size before and after laser interaction. We study HRTEM images and measure the ablation and fluorescence spectra of particles before and after evaporation. Results show that the nanoparticle mean radius decreases from 3.4 ± 0.2 nm to 2.6 ± 0.2 nm, from 4.3 ± 0.1 nm to 3.5 ± 0.1 nm, and from 3.1 ± 0.2 nm to 2.6 ± 0.2 nm for Ag, Ge and CdSe, respectively. No ZnS nanoparticle size reduction was observed. Theoretical models for nanoparticles undergoing laser heating show that temperatures above the bulk and nanoparticle material melting point reduce the nanoparticles size by a factor of 0.3 and suggest recondensation before collection. For CdSe nanoparticles collected on dry substrates and solvents, blue shifted fluorescence (PL) peaks support the size reduction. / text

Depuis sa découverte expérimentale en 2004, le graphène a émergé comme un matériau potentiel pour les technologies de nouvelle génération. Le graphène était le premier matériau 2D produit et l’intérêt et qu’il suscite provient de ses remarquables propriétés: il possède d’importants coefficients de mobilité électronique et de conductivité thermique, il est également le matériau le plus solide et léger connu. Pour permettre le développement d’applications à l’ échelle industrielle, des technologies de structuration à l’ échelle submicronique sont nécessaires.Cette thèse se concentre sur l’exploration de l’ablation par laser femtoseconde en tant que technique de structuration rapide et peu coûteuse de structuré graphène obtenu par technique CVD (Chemical Vapor Deposition). L’utilisation d’impulsions laser ultra brèves est a priori intéressante en raison de la capacité des impulsions laser ultra brèves à déposer au sein des matériaux une quantité élevée d’ énergie dans un volume extrêmement confiné.Nous avons réalisé un ensemble d’expériences à partir de faisceaux non-diffractants pour caractériser les paramètres requis pour contrôler l’ablation à l’ échelle sub-micronique. Nous avons déterminé les caractéristiques de l’ablation en régime mono-coup pour le graphène CVD, tels que le seuil d’ablation et la probabilité d’ablation. Pour cela, nous avons développé une nouvelle technique de mesure indépendante du seuil indépendante de la taille de la zone ablatée. Nous avons ainsi pu mettre en évidence un écart par rapport au modèle classique d’ablation, l’effet des différents substrats diélectriques, ainsi que le rôle des joints de grain.Nos résultats montrent que l’ablation mono-coup par impulsion femtoseconde est une technique efficace pour des structures au-delà d’une taille caractéristique de 1 _m, mais en dessous de cette dimension, de nouvelles stratégies d’illuminations se révèlent encore nécessaires. / Since its isolation in 2004, graphene has emerged has a potential material for next generation technologies.Graphene was the first truly 2D material produced. The interest in this material is due to its outstandingproperties: graphene is the lightest and strongest material known. It has a large electronic mobility andthermal conductivity. To enable the development of technological applications at industrial scale, fast patterningtechniques, operable at sub-micron scale are needed.This thesis focuses on the requirement of a fast, easily reconfigurable, low cost method to pattern graphene.The aim of our research is to determine the possibilities and constraints of ultrafast laser ablation of CVDgraphene at sub-micron scale. Using ultrafast laser to pattern graphene layers is interesting due to the abilityof femtosecond laser pulses to accurately depositing a high energy density in confined regions.We performed a set of experiments using non-diffractive shaped-beams to characterize the parametersrequired to control laser material processing at such small scale. We determined laser patterningcharacteristics on CVD monolayer graphene such as the ablation threshold and the ablation probability. To thisaim, we have developed a novel technique to measure ablation threshold that is independent of the ablated sizeand reported unexpected deviation from the threshold model, we also investigated the influence of differentdielectric substrates and the effect of the presence of graphene grain boundaries. From our experimentalresults we conclude that direct single shot laser patterning is a very effective method to pattern features above 1 µm, but below this dimension, novel illumination strategies are needed

published_or_final_version / abstract / Surgery / Master / Master of Surgery

published_or_final_version / Chemistry / Master / Master of Philosophy

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The applicability of the technique of inductively coupled plasma mass spectrometry to the analysis of geological samples was investigated using a variety of sample introduction techniques including: solution nebulisation; slurry nebulisation; flow injection; electrothermal vaporisation; and laser ablation, Solution sample introduction is limited by the amount of time required to prepare the sample, and the relative intolerance of the technique to high concentrations of sample matrix. The maximum level of dissolved solids for a refractory matrix such as a digested igneous rock was found to be 0.2% w/v. Good accuracy and precision are achievable. Acceptable results can be obtained using slurry nebulisation. However, standardisation is a problem due to the difference in response for aqueous and slurried analytes. Calibration against aqueous standards and the use of an internal standard is therefore precluded. In addition, the preparation of stable slurries is a highly skilled and time consuming task. Flow injection analysis offers the most benefit to the geochemical analyst. Flow injection was found to increase sample throughput and, more important, to improve matrix tolerance by a factor of l0x, thus allowing the direct determination of the platinum group elements and gold in geological samples without pretreatment. Small samples, such as fluid inclusion leachates can also be analysed without dilution and the matrix effects experienced when analysing samples containing high salt concentrations can be reduced by careful control of dispersion. The potential for increased detection limits by electrothermal vaporisation was not proved for geological materials due to the same matrix tolerance problems which limit detection limits in solution work. Laser ablation sampling allows direct analysis of the solid but quantitation requires matrix matched standards or independent variable internal standardisation, limiting the applicability of the technique for bulk screening. The use of laser ablation to analyse trace element concentrations in individual mineral grains has been investigated and partition coefficients for trace elements, including the rare earths in a large zoned pyroxene crystal, were determined.

Trois composés de structure Bronze de Tungstène Quadratique ont été étudiés sous forme de couches minces élaborées par ablation laser. Il s'agit de Pb2KNb5O15 (PKN), GdK2Nb5O15 (GKN) et K3Li2Nb5O15 (KLN). Les deux premiers composés correspondent aux compositions extrêmes (x = 0 et x = 1) choisies à partir de la solution solide Pb2(1-x)K(1+x)GdxNb5O15 (PKGN) étudiée au préalable sous forme de céramique au LPMC. Ces composés ont été déposés avec succès sur les trois substrats STO, MgO et GG. La température de dépôt a été établie pour être supérieure ou égale à 700°C, tandis que l'orientation et la qualité cristalline des couches dépendent de la pression partielle d'oxygène, variant de 0,01 à 0,3 mbar. Les propriétés cristallographiques et les relations d'épitaxie ont été analysées au moyen d'un diffractomètre 4-cercles implanté au sein du LPMC. La couche de GKN s'épitaxie (001) sur les deux substrats, MgO et STO, avec des microstructures différentes. La maille GKN est contractée sur les deux substrats et ne présente aucune transition de phase en dessous de 600°C. Elle présente, en dessous de 140°C, une commutation résistive avec une bonne endurance et une rétention moyenne. La couche de PKN est orientée [001] à basse pression et [530] à haute pression, sur le même substrat platiné (STO ou GG) ou sur un substrat MgO non tamponné. La couche de KLN orientée [001] a montré aussi une bonne qualité cristalline sur le substrat MgO. Les couches de GKN et de PKN sont transparentes dans le visible. Celles de GKN et KLN présentent des propriétés ferroélectriques macroscopiques. L'association de GKN et BT en superréseaux n'ont pas permis d'amplifier la réponse ferroélectrique / Three compounds with Tetragonal Tungsten Bronze (TTB) type struc-ture were studied as thin films grown by Pulsed Laser Deposition from pure oxide ceramics. These compounds are Pb2KNb5O15 (PKN), GdK2Nb5O15 (GKN) and K3Li2Nb5O15 (KLN). PKN and GKN correspond to the compositions (x = 0 and x = 1) selected from the solid solution Pb2(1-x)K(1+x)GdxNb5O15 (PKGN), previously studied as ceramics in LPMC. The deposition parameters were optimized to grow oriented thin films. The films were integrated in parallel plate capacitor structures in order to evaluate their electrical properties. GKN film was successfully epitaxially grown on two different substrates, MgO and STO, with different microstructures. GKN unit cell is oriented [001] and is under stress that removed the phase transition and led to resistive switching in GKN films. Promising endurance and retention performances were been demonstrated below 140°C. The obtained films suffer initially from leakage current that was reduced by thermal treatment in oxygen rich atmosphere. Indeed, leakage and resistive switching were found due to oxygen vacancies created during the deposition process. The orientation of PKN thin film was also controlled on Pt coated substrates. [001] ([530]) orientation was achieved using low (high) pressure during the growth process. Crystalline quality of KLN [001] thin film was significantly enhanced using MgO substrate. CV measurements performed on different films, demonstrate the ferroelectric properties in GKN and KLN thin films. However, Coupling GKN and BT in superlattices did not allow enhanced ferroelectric properties. Transparency of GKN and PKN films was demonstrated and their different optical parameters were determined

Le multiferroїque BiFeO3 est l'un des matériaux ferroïques les plus étudiés à ce jour du fait de la coexistence à température ambiante d'un état ferroélectrique et antiferromagnétique. Il présente de plus une réponse photovoltaïque dont l'origine précise n'est actuellement pas comprise. Le but principal de cette thèse est donc d'étudier les propriétés photovoltaïques de films épitaxiés BiFeO3. Préalablement à l'investigation des propriétés photovoltaïques une étude des mécanismes de conduction a été entreprise. Un transport polaronique de saut via les défauts les plus proches voisins a été mis en évidence et une transition est observée à 253K. En dessous de cette transition les états associés aux défauts proches du niveau de Fermi contribuent principalement et une longueur de saut variable émerge. Cette observation semble être corrélée à la réponse photovoltaïque avec un changement de régime de la tension photo-induite autour de 253K. Cette réponse photovoltaïque est provoquée par l'état ferroélectrique et peut être basculée à l'aide d'un champ électrique. Afin de reproduire artificiellement l'état en domaines associé à l'effet photovoltaïque de BiFeO3 des super-réseaux BiFeO3/SrRuO3 ont été fabriqués et une étude préliminaire de la structure a été entreprise. Nous observons un changement structural d'une phase rhomboédrique vers une phase pseudo quadratique dans ces super-réseaux de période variable et attribuons cette transition à l'influence prépondérante des contraintes élastiques induites dans le plan / The multiferroic BiFeO3 is one of the most studied material because of the room temperature coexisting ferroelectric and antiferromagnetic state. It also shows a photovoltaic response not yet understood. The main objective of this thesis is therefore to investigate the the photovoltaic properties of epitaxial BiFeO3 thin films. Preliminary to photovoltaic studies an investigation of the conduction mechanism has been performed. A polaronic transport with next nearest hopping mechanism is evidenced with a change of regime below 253K. Below 253K variable range hopping transport is observed and involves defects states near the Fermi level. This transport behavior seems connected to the photovoltaic response and change observed at 253K in the photo-induced voltage. Interestingly the photovoltaic response is induced by the ferroelectric state and we demonstrate a switchable photovoltaic effect by an applied electric field. In order to artificially reproduce the domain structure involved in the photovoltaic effect in BiFeO3 BiFeO3/SrRuO3 superlattices have been fabricated and a preliminary structural investigation is presented. A structural change is evidenced from a rhombohedral structure to pseudo-tetragonal state in the superlattices with variable periodicities and we attribute this transition to the influence of the induced in-plane elastic strain

Diss. (sammanfattning) Göteborg : Univ. , 2009. / Härtill 4 uppsatser.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Énergétique et transferts : Toulouse, INPT : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 64 réf.