Dans le domaine de l'électrotechnique, la simulation numérique permet de s'affranchir d'essais qui peuvent être coûteux ou difficiles à réaliser. La Méthode des Éléments Finis est ainsi devenue une approche de référence dans ce contexte car elle permet d'obtenir des résultats précis sur des systèmes aux géométries complexes. Or, la simulation numérique d’un dispositif électrotechnique peut s’avérer coûteuse en temps de calcul du fait d’un nombre d’inconnues et de pas de temps important, ainsi que de fortes non-linéarités des matériaux ferromagnétiques. Il est alors nécessaire de mettre en œuvre des techniques permettant de réduire les temps de calcul nécessaires à la résolution de tels modèles numériques. Les méthodes de réduction de modèles semblent bien adaptées à ce type de problèmes car elles ont déjà été appliquées avec succès dans de nombreux domaines de l’ingénierie, notamment en mécanique des fluides et du solide. Une première catégorie de méthodes permet de rechercher la solution dans une base réduite afin de diminuer le nombre d’inconnues du modèle numérique. Pour ce type d’approche, les méthodes les plus connues sont la Proper Orthogonal Decomposition, la Proper Generalized Decomposition et la Projection d’Arnoldi. Une seconde catégorie regroupe les approches permettant de réduire le coût de calcul dû aux phénomènes non linéaires, grâce à des méthodes d’interpolation telles que l‘Empirical Interpolation Method et la Gappy POD. Cette thèse CIFRE a ainsi été effectuée dans le cadre du LAMEL (laboratoire commun entre le L2EP et EDF R&D) avec pour but d’identifier et d’implémenter les méthodes de réduction les mieux adaptées à l’électrotechnique. Celles-ci devront être capables de réduire le coût de calcul tout en prenant en compte le mouvement du rotor, les non-linéarités des matériaux ferromagnétiques mais aussi l’environnement électrique et mécanique du dispositif. Enfin, un indicateur évaluant l’erreur commise par le modèle réduit a été développé, offrant ainsi la garantie d’une précision suffisante sur les résultats. / In the electrical engineering field, numerical simulation allows to avoid experiments which can be expensive, difficult to carry out or harmful for the device. In this context, the Finite Element Method has become to be one of the most used approach since it allows to obtain precise results on devices with complex geometries. However, these simulations can be computationally expensive because of a large number of unknowns and time-steps, and of strong nonlinearities of ferromagnetic materials to take into account. Numerical techniques to reduce the computational effort are thus needed. In this context, model order reduction approaches seem well adapted to this kind of problem since they have already been successfully applied to many engineering fields, among others, fluid and solid mechanics. A first class of methods allows to seek the solution in a reduced basis, allowing to dramatically reduce the number of unknowns of the numerical model. The most famous technics are probably the Proper Orthogonal Decomposition, the Proper Generalized Decomposition and the Arnoldi Projection. The second class of approaches consists of methods allowing to reduce the computational cost associated to nonlinearities, using interpolation methods like the Empirical Interpolation Method and the Gappy POD. This Ph.D. has been done within the LAMEL, the joint laboratory between the L2EP and EDF R&D, in order to identify and implement the model order reduction methods which are the most adapted to electrical engineering models. These methods are expected to reduce the computational cost while taking into account the motion of an electrical machine rotor, the nonlinearities of the ferromagnetic materials and also the mechanical and electrical environment of the device. Finally, an error indicator which evaluates the error introduced by the reduction technic has been developed, in order to guarantee the accuracy of the results obtained with the reduced model.

Chaque année, une quantité de 107tonnes de suie est produite à l'échelle mondiale. Le carbone-suie dans l'atmosphère a des effets graves sur le changement climatique et la santé humaine. Les impacts dépendent de nombreux facteurs comme les composés organiques adsorbés, le vieillissement et les processus de mélange. Par conséquent, afin de réduire la quantité de suie émise, outre l'examen des facteurs mentionnés, les études de la cinétique de formation, de la structure et des propriétés optiques des suies sont également essentielles. Il existe plusieurs méthodes optiques dans les études sur la suie. La spectroscopie Raman occupe un rôle particulier puisqu'elle est un outil puissant pour l'étude structurale des matériaux carbonés grâce à sa sensibilité aux structures à l’échelle moléculaire. Dans ce travail, des sections Raman différentielles de suies et quelques autres particules carbonées ont été mesurées pour progresser vers la spectroscopie Raman quantitative de ces particules. Les suies produites par des flammes d'éthylène pré-mélangées à basse pression ont été étudiées par mesure Raman ex-situ sur des films déposés et des mesures Raman in-situ (enligne) dans la phase gazeuse. La combinaison de la spectroscopie Raman de suies échantillonnées sur substrat avec les spectroscopies infrarouge et optique et la microscopie électronique en transmission a permis de progresser sur l'interprétation des spectres Raman de suie. Les mesures en phase gazeuse, obtenues pour la première fois, fournissent de nouvelles informations sur la naissance des suies et leurs structures dans les flammes à basse pression avec, par exemple, la détection d'une grande quantité d'atomes de carbones hybridés sp lors de la formation et de la croissance des premières suies. Ces étude s’ouvrent la voie à la détection et à l'analyse des suies directement en phase gazeuse et à leur détection quantitative dans l’atmosphère au travers de leurs spectres Raman. / Every year, an amount of 107 tons of soot is produced on the world scale. Soot, as part of atmospheric black carbon, has serious impacts on climate change and human health. The impacts depend on many factors including adsorbed compounds, aging and mixing processes. Therefore in order to reduce the soot amount, besides considering these mentioned factors, the study of formation kinetics, structure and optical properties is also essential. There are several methods applied in soot investigations. Raman spectroscopy plays a particular role as it is a powerful tool for structural investigation of the carbon-based materials because it is sensitive to molecular structures. In this work, differential Raman cross sections of soot and some other carbonaceous particles were measured to progress toward quantitative Raman spectroscopy. Soot particles produced by premixed ethylene flames at a low pressure were investigated by ex-situ Raman measurement on deposited films and in-situ(online) Raman measurement in the gas phase. Combination of the Raman spectroscopy of soot sampled on substrates with infrared and optical spectroscopy and transmission electron microscopy allowed progressing on the interpretation of soot Raman spectra. The online gas phase measurements provided a novel view on soot birth and structures in low pressure flames with, for instance, the detection of a large amount of sp hybrized carbon atoms during nascent soot growth. These studies pave the way to soot detection and analysis directly and quantitatively in the atmosphere.

Les nanoparticules métalliques ont la particularité de fritter à des températures bien inférieures que les microparticules. Les pâtes de frittage à base de nanoparticules d'argent (Ag) sont commercialisées pour assembler des puces d'électronique de puissance à leur substrat. L’assemblage se fait classiquement entre 200 et 300°C, sous contrainte. Le joint métallique final obtenu possède d’excellentes propriétés de conductivités électrique et thermique. La température de fusion théorique du joint, une fois densifié, est égale à la température de fusion de l’Ag massif (962°C). Cette propriété fait de ce nanomatériau une excellente alternative dans l’électronique de puissance « haute température ». Le coût de l’argent, qui est un métal précieux, reste un frein à l’utilisation de ces pâtes de frittage. Une alternative pour baisser les coûts est de remplacer les nanoparticules d’argent par des nanoparticules de cuivre. Le cuivre possède des propriétés de conductivités très proches de celles de l’argent. Un obstacle majeur à l’intégration de nanoparticules de cuivre dans des pâtes de frittage est la propension du cuivre à s’oxyder. L’oxydation des nanoparticules empêche le frittage et diminue fortement les propriétés mécaniques ainsi que la conductivité du joint métallique final. En plus de cela, le cuivre, même non oxydé, est moins réactif lors du frittage et nécessite des températures plus élevées pour une bonne densification que l’argent. La stratégie choisie pour protéger les nanoparticules de cuivre de l’oxydation a été de les encapsuler dans un polymère ou avec une fine couche d’argent. L’obtention de systèmes cœur-coquille Cu@Ag, en plus d’augmenter la résistance face à l’oxydation, permet d’améliorer le frittage des joints. Une fois densifiés, les joints à base de nanoparticules Cu@Ag sont capables de résister à des contraintes mécaniques élevées. / Metallic nanoparticles have the particularity to sinter at lower temperatures compared to microparticles. Silver (Ag) nanoparticles based sintering pastes are commercially available for assembling power electronics chips to their substrates. The assembly is performed between 200 and 300°C, generally under pressure (Hot Pressing) and the resulting metallic joint has excellent thermal and electrical conductivity properties. The theoretical melting temperature of the resulting densified joint corresponds to the melting temperature of bulk silver (962°C), making the silver nanoparticles an alternative for "high temperature" power electronics compared to traditional solder. Nevertheless, the cost of Ag, which is a precious metal, remains a barrier to the use of these sintering pastes. The cost can be reduced by replacing the silver nanoparticles with copper (Cu) nanoparticles. Copper has conductive properties very close to silver. The major hurdle to the integration of copper nanoparticles in sintering pastes is the proneness of copper to oxidation. The oxidation of Cu nanoparticles prevents sintering and greatly reduces the mechanical properties and conductivity of the final metallic joint. Moreover, copper is less reactive during sintering and requires higher temperatures to densify. We chose to protect copper nanoparticles by encapsulation. In a first step copper nanoparticles were synthetized at laboratory scale and semi-industrial scale. In a second step the copper nanoparticles were encapsulated either with a polymer or very thin layer of Ag. The oxidation properties of the core-shell nanoparticles were studied. In a third step the Cu@Ag nanoparticles were formulated in a paste in order to obtain metallic joints. The sintering and density properties of the metallic joints were evaluated and positively compared to the joints obtained with a commercial Ag based paste. The Cu@Ag core-shell system prevents oxidation but also improves the sintering process.

Ce manuscrit porte sur l’étude de cuprates de basse dimensionnalité, les systèmes à chaînes de spins SrCuO₂ et Sr₂CuO₃. Un des intérêts de ces deux composés est qu’ils présentent des conductions thermiques fortement anisotropes. Celles-ci comportent une contribution magnétique due au transport de la chaleur via les excitations de spinons qui se manifeste uniquement dans la direction des chaînes de spins. Notre étude a pour objectif la mise en évidence des mécanismes qui gouvernent ces propriétés de transport, notamment à travers l’étude des interactions entre les spinons, les phonons et les défauts. Les interactions spinons (phonons)-défauts ont été sondées par l’introduction intentionnelle de dopants (1-2%) non-magnétiques sur le site du cuivre : Mg²⁺, Zn²⁺, Pd²⁺ ou Ni²⁺, ou encore par l’introduction d’éléments possédant des degrés d’oxydation différents sur le site du strontium : La³⁺ ou K⁺. Les composés ont été synthétisés sous leur forme monocristalline par la méthode de fusion de la zone solvante. Des caractérisations structurales, magnétiques et thermiques des composés purs et dopés ont été réalisées. Les spectres d’excitations magnétiques de ces cuprates ont été déterminés par diffusion inélastique de neutrons, spectroscopie RMN et spectroscopie de photoémission résolue en angle afin de révéler l’impact de la substitution. L’étude des spectres de phonons a également été réalisée par diffusion inélastique de neutrons. Les résultats de ces mesures sont corrélés aux propriétés de conduction thermique des composés purs et dopés.. / This manuscript deals with the study of low dimensional cuprates, namely, the spin chains systems SrCuO₂ and Sr₂CuO₃. These two compounds exhibit highly anisotropic thermal conduction properties along the spin-chains direction, where magnetic thermal conduction contributes to the heat transport process via spinon excitations. Our study aims to highlight the mechanisms that govern the heat transport properties, particularly through the study of the scattering channels involving spinon, phonon and defects. The spinon (phonon)–defect scattering was probed by the intentional introduction of nonmagnetic dopants (1-2%) on the copper site, by: Mg²⁺, Zn²⁺, Pd²⁺ or Ni²⁺, or by the introduction of elements carrying different oxidation level on the strontium site, by: La³⁺ or K⁺. Single crystals of the pure and doped materials have been grown by the travelling solvent floating zone method. The structural, magnetic and thermal characterizations of the pure and doped compounds were performed. The magnetic excitation spectra of the compounds were determined by inelastic neutron scattering, NMR spectroscopy, and angle resolved photoemission spectroscopy to reveal the impact of the substitution on the spin dynamics of the doped compounds. The study of phonon spectra has also been performed by inelastic neutron scattering. Results from inelastic neutron scattering have been correlated to the heat transport properties of the pristine and substituted materials.

Cette thèse s’intéresse à la croissance épitaxiale à basse température (~200°C) des couches minces de silicium par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), pour des applications aux cellules solaires. L’objectif de départ était de mieux comprendre cette croissance épitaxiale, en utilisant la microscopie électronique en transmission (MET) comme principal outil expérimental. D’abord, nous avons étudié les premiers stades de cette croissance épitaxiale en chimie SiF4/H2/Ar, en menant une série de dépôts courts – quelques dizaines jusqu’à quelques centaines de secondes – sur différents types de substrats. Nous avons établi une corrélation entre les images MET de coupes et de vues planes et les mesures d’ellipsométrie in-situ. Nous avons discuté les mécanismes de croissance en nous basant sur l’hypothèse de la croissance traditionnelle à base d’atomes, radicaux et ions et l’hypothèse (relativement nouvelle) reposant sur la fonte des nanoparticules générées par le plasma au moment de l’impact avec le substrat. De plus, pour comprendre comment l’épitaxie par PECVD à basse température se maintient, nous avons étudié comment elle se brise ou se perd. Pour cela, des expériences de perte d’épitaxie ont été visées en augmentant soit la puissance de la source RF, soit le flux d’hydrogène, toujours pour une chimie SiF4/H2/Ar. Dans les deux cas, le mécanisme de brisure d’épitaxie fait intervenir des macles et des fautes d’empilement qui interrompent la configuration épitaxiale ; ceci est accompagné par une rugosification de surface. Grâce à cette nouvelle compréhension de la brisure d’épitaxie, nous proposons quelques moyens pour maintenir l’épitaxie pour de plus grandes épaisseurs. En outre, nous avons observé une fascinante quasi-symétrie cinq dans les diagrammes de diffraction pour ces couches et aussi pour d’autres élaborées par un plasma de chimie SiH4/H2/HMDSO/B2H6/Ar. Nous avons attribué une telle symétrie à une brisure d’épitaxie par l’intermédiaire d’un maclage multiple. Nous avons développé une méthode d’analyse quantitative qui permet de discriminer les positions de maclage de celles du microcristal aléatoire dans les diagrammes de diffraction et d’estimer le nombre des opérations de maclage. Nous avons aussi discuté quelques raisons probables pour l’incidence du maclage et du maclage multiple sous forme de symétrie cinq. Finalement, une importante réalisation pour le monde de la MET, durant ce travail doctoral, a été l’optimisation de la préparation traditionnelle d’échantillon (polissage par tripode). Nous l’avons transformée d’une méthode longue et ennuyeuse en une méthode rapide qui devient compétitive par rapport à la technique du FIB relativement chère. / This thesis focuses on low temperature (LT, ~200°C) epitaxial growth of silicon thin films by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) for solar cell applications. Our starting goal was to acquire a better understanding of epitaxial growth, by using transmission electron microscopy (TEM) as the main experimental tool. First, we investigated the initial stages of epitaxial growth using SiF4/H2/Ar chemistry by performing a series of short depositions – from few tens to few hundred of seconds – on different types of substrates. We made a correlation between cross-sectional and plan-view TEM images and in-situ ellipsometry measurements. We discussed the growth mechanisms under the hypotheses of the traditional growth mediated by atoms, radicals and ions and the relatively new approach based on the melting of plasma generated nanoparticles upon impact with the substrate. Additionally, in order to understand how epitaxy by LT-PECVD is sustained, we studied how it is lost or how it breaks down. For that, experiments of intentional breakdown of epitaxy were performed by either increasing the RF power or the hydrogen flow rate using the same SiF4/H2/Ar chemistry. In both cases, the breakdown mechanism was based on the development of twins and stacking faults thus disrupting epitaxial configuration; this was accommodated with surface roughening. Thanks to this new understanding of epitaxy breakdown, we can propose some ways to sustain epitaxy for higher thicknesses. Moreover, we fascinatingly observed a quasi-fivefold symmetry in the diffraction patterns for these layers and for layers deposited using SiH4/H2/HMDSO/B2H6/Ar plasma chemistry as well. We attributed such symmetry to the breakdown of epitaxy through multiple twinning. We developed a quantitative analysis method to discriminate twin positions from random microcrystalline ones in the diffraction patterns and to estimate the number of twin operations. We also discussed some probable reasons for the occurrence of twinning and multiple twinning in a fivefold symmetry fashion. Finally, one important achievement to the TEM world is the optimization, during this doctoral work, of the traditional TEM sample preparation (tripod polishing), transforming it from a long and boring method to a fast method that is competitive with the relatively expensive focus ion beam (FIB) technique.

Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire, portent sur la conception et l’étude de MOSFETs de puissance faible tension pour des applications automobiles micro-hybrides de type alterno-démarreur. Pour certaines de ces applications, en plus des modes de fonctionnement standards passant et bloqué, les composants développés doivent être capables de fonctionner en mode d’avalanche à fort courant et à des températures élevées. Pour reproduire en laboratoire ces conditions de fonctionnement, les MOSFETs sont soumis à un test UIS répétitif spécifique. Afin d’évaluer la température du silicium pendant ce test, plusieurs méthodes de mesure de température ont été développées et comparées. En parallèle, un suivi des paramètres électriques standards (BVDSS, IDSS, RDSon…) tout au long du test est effectué, dans le but de déterminer l’impact de l’avalanche répétitive sur le transistor. Seule la RDSon des MOSFETs semble évoluer avec le nombre d’impulsions d’avalanche. Ce phénomène est expliqué par la méthode de mesure de RDSon et par la variation de la résistance du métal source pendant le cyclage. En effet, différentes observations ont permis de constater un vieillissement de la métallisation de source du composant, accompagné d’une modification de sa résistivité. Divers types de métaux et de techniques d’assemblage ont alors été expérimentés pour tenter de limiter cet effet. Aussi des structures de test ont été conçues pour étudier l’évolution du métal et pour pouvoir comparer rapidement le comportement de différentes métallisations / Research work presented in this thesis concern the conception and the study of low voltage power MOSFETs for micro hybrid vehicles (starter alternator). For some of these applications, developed transistors must be able to operate in classical ON and OFF state mode and in avalanche mode at high current and high temperature. To reproduce this operating mode, MOSFETs are submitted to a specific repetitive UIS test. In order to evaluate silicon’s temperature during this test, several temperature measurement methods have been developed and compared. In parallel, in order to understand the impact of repetitive avalanche on the transistor, standard electrical parameters (BVDSS, IDSS, RDSon…) are monitored during the test. The only parameter that seems to be shifting with the number of cycles is the RDSon. This phenomenon is due to the measurement method and to a variation of source metallization resistance during cycling. Indeed several observations have shown source metallization ageing and a shift in its resistivity. Different metallization and assembly parameters have been tested to limit this phenomenon. Also various test structures have been designed to study metallization evolution and to compare different metallization behaviors

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'alimentation peut faire varier la réponse lipoprotéique. Les diètes faibles en gras comparativement à celles riches en gras tendent à diminuer la taille des LDL, augmentant le risque de maladies cardiovasculaires. Le temps nécessaire pour induire ce changement n'est pas déterminé. Afin de permettre de telles modifications, une variation dans l'absorption des acides gras et dans la production des chylomicrons pourrait avoir lieu. Aucune étude, à notre connaissance, n'a évalué l'effet d'une variation dans la composition nutritionnelle sur l'expression des gènes intestinaux. L'objectif de ce mémoire est de comparer les effets d'une diète faible et riche en gras sur la taille des LDL ainsi que sur l'expression des gènes intestinaux impliqués dans le métabolisme des lipoprotéines après seulement trois jours d'intervention alimentaire. Les résultats indiquent qu'une diète faible en gras de trois jours diminue la taille des LDL ainsi que l'expression des gènes intestinaux comparativement à une diète riche en gras.

Cette thèse a pour objectif d'étudier l'histoire de la pharmacie au XVIIIème siècle, en Basse-Normandie et au Canada, deux aires liées politiquement par la migration de population et dans un contexte de rapport métropole-colonie. Il s'agit de comprendre le passage du modèle pharmaceutique entre un pays vieux et un pays jeune qui vit dans un contexte nord-américain. Pour ce faire, trois axes directeurs sont retenus : l'organisation professionnelle (avec la définition des vocables, les effectifs et les densités, les règlements en vigueur, la présence en Basse-Normandie et l'absence au Canada des communautés de métiers, et les procès) ; puis, la pratique thérapeutique (les livres et les bibliothèques, les théories médicales, le contenu des officines, les exemples de traitements médicaux et les relations patients-praticiens) ; enfin le niveau social et économique (la démographie, le réseau relationnel, la transmission du métier, le niveau de fortune). / This Ph. D. has one main : to study the European model of pharmacy in 18th century in two areas, the first in Low-Normandy in the French metropolis (mother country), the second in Canada in the North America colony. It wishes to understand the becoming of one typical civil European institution in the Mother Country and in his settlement, to see if some variations appear between both. This study is based on the inventory after death of the praticians of pharmacay (apothicaries), the judicial archives, and the state of being provate citizen. Three following themas are : the first, the professional organisation of the practicians of pharmacy (definition, numbers, density, laws, existence and inexistance of corporations, lawsuits) ; the second, the therapeutic practice (books and libraries, medical 18th century theories, the inside of apothecaries — simple and composed drugs, plants, seeds, the influence of American seeds on the French pharmacy, and the typical tools —, examples of medical treatments, and the relationships patients-praticians) ; and the third, the social and economic study (demography, social web, transmission of the job, fortune and revenues). The conclusion of this Ph. D. showes that pharmacy stays in its standard in France, and knows some variations in the settlement due to the North America context, and to the attitude of the French government and the English government. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2014

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / Depuis les cinquante dernières années, les maladies cardiovasculaires (MeV) représentent la principale cause de décès dans la plupart des pays industrialisés. Malgré le fait que la compréhension des mécanismes sousj acents à ces pathologies, tout comme la qualité du traitement offert aux individus à haut risque de Mev ne cessent de s'améliorer, la morbidité cardiovasculaire diminue très peu et tend même à augmenter dans certaines populations. Plusieurs ont démontré que l'augmentation de la prévalence de l'obésité (particulièrement de l'obésité abdominale) et de la sédentarité pourrait, en partie, expliquer cette observation lourde de conséquences pour les systèmes de santé à travers le globe. Il est maintenant bien reconnu qu'une accumulation de tissu adipeux intra-abdominal ou viscéral est associée à plusieurs complications ± cardiométaboliques¿ qui augmentent le risque de MeV. Parmi ces complications, on retrouve entre autres une perturbation du métabolisme des lipoprotéines et des lipides, un état pro-inflammatoire et une perturbation de l'homéostasie du glucose et de l'insuline. Il est maintenantreconnu que les individus avec obésité viscérale sont caractérisés par de petites particules LDL et HDL. Les travaux de ce présent projet de doctorat ont permis de démonter que les hommes et les femmes caractérisés par ce phénotype ont un risque élevé de Mev. Par ailleurs, nous avons démontré que la sédentarité et l'ob.ésité abdominale augmentent le risque de MeV dans une vaste étude de population européenne. Nous avons également soumis l'hypothèse qu'un profil inflammatoire détérioré pouvait représenter un lien entre ces phénotypes et le risque de Mev. En conclusion, le présent projet de doctorat a démontré qu'au-delà des facteurs de risque traditionnels de MeV, plusieurs facteurs/marqueurs de risque ± en émergence¿ pourraient être utiles afin de raffiner la prédiction du risque de Mev en prévention primaire. Les prochains outils cliniques permettant l'estimation du risque de Mev devront prendre en considération certaines complications associées à l' obésité abdominale.