Les Diodes Electroluminescentes (DEL) à base de composés III-nitrures sont très efficaces pour les longueurs d’ondes correspondant à la couleur bleue. Ces DELs bleues sont très utilisées sur le marché car leur combinaison avec des phosphores produit une lumière blanche. Néanmoins, cette approche a plusieurs inconvénients tels que l’instabilité de la température de couleur ou les pertes liées à la conversion. Dans ce contexte la DEL blanche monolithique dont la lumière blanche est obtenue directement dans la zone active grâce à l’émission des puits quantiques à différentes longueurs d’ondes est envisagée.Pourtant, lorsque la longueur d’onde d’émission augmente, le rendement d’émission des puits quantiques InGaN/GaN diminue. Ceci est problématique pour l’application de la DEL blanche monolithique mais également pour l’application micro-display qui nécessite idéalement des DELs monochromatiques bleues, vertes et rouges fabriquées à partir de la même famille de matériaux. Ce problème est principalement du à la différence importante de paramètre de maille entre les puits quantiques InGaN et la couche GaN sur saphir utilisée comme substrat qui provoque une forte contrainte compressive. Cette contrainte est à l’origine d’un champ électrique interne dans les puits quantiques, préjudiciable au rendement d’émission, et d’un taux d’incorporation d’indium faible bien qu’originellement thermodynamiquement difficile.Cette thèse de doctorat propose de résoudre ce problème en réalisant la croissance de la DEL sur un pseudo-substrat InGaN appelé InGaNOS fabriqué par Soitec.Après avoir identifié les limitations des structures InGaN/GaN sur substrat GaN sur sapphire classique pour l’émission efficace à grande longueur d’onde, des structures « tout-InGaN » ont été crues par EPVOM sur substrats InGaNOS. Il a été démontré que la contrainte était partiellement relaxée et que l’incorporation d’indium était plus facile. Grâce à des caractérisations optiques et structurelles fines, les différentes étapes depuis la reprise de croissance InGaN jusqu’à la DEL complète ont été étudiées. En photoluminescence (PL), la longueur d’onde de 617 nm a été atteinte à température ambiante. Les performances optiques de ces structures de puits quantiques dans les régions spectrales correspondant au vert, jaune et ambre ont été mesurées et sont comparables aux meilleures valeurs de la littérature. Enfin, la croissance de la première DEL « tout InGaN » sur substrat InGaN a révélé les challenges restants qui nécessiteront des développements complémentaires. / Light emitting diodes (LEDs) based on nitride materials are very efficient in the blue range. These blue LEDs combined with phosphors are used to manufacture white LEDs widely used in the lighting market. Nonetheless, this converted approach presents some disadvantages , like an instability of the color temperature or conversion losses. In this context, the white monolithic LED which produces the white color thanks to different emission wavelengths produced from quantum wells (QWs) placed in the active region is one of the considered solution.However, as emission wavelength increases the quantum efficiency of the InGaN based QWs decreases. This is problematic for the white monolithic application but also for micro-display application which both ideally requires red, green and blue monochromatic LEDs grown in the same material system. This issue is mainly due to the great lattice mismatch between the InGaN QW and the GaN layer on sapphire substrate which induces an important compressive strain. This strain is responsible for a strong internal electric field in the QWs, which is detrimental for the quantum efficiency, and for low indium incorporation rate in GaN, originally thermodynamically difficult.This PhD thesis proposes to tackle this issue by growing the LED on an InGaN pseudo-substrate called InGaNOS manufactured by Soitec.After identifying the limitations of InGaN based structures grown on regular GaN on sapphire substrate for efficient long wavelength emission, full InGaN structures were grown by MOCVD on InGaNOS substrates. It was shown that the strain was partially released and the indium incorporation was made easier. Through fine structural, optical and electrical characterizations, the different steps leading from the InGaN buffer regrowth stage to the complete processed LED were studied. PL emission wavelengths up to 617 nm were reached at room temperature. The optical performances of these MQW structures in the green, yellow and amber range were measured to be comparable to the best ones achieved in the literature. Finally, the growth of the first full InGaN LED structure on InGaN substrate revealed the remaining challenges that will require some additional developments.

La mise en forme de lumière blanche incohérente à l’aide d’un nouveau composant est proposée dans cette thèse. L'objectif était de réaliser une carte d'irradiance arbitraire sur un écran à l’aide d’une structure originale contenant seulement des facettes, légèrement inclinées par rapport à la direction d'origine selon leurs axes propres. Une approche basée sur l’optique géométrique a été utilisée pour concevoir et analyser la structure proposée. Celle-ci est constituée d’une matrice de facettes jouant le rôle de déflecteur. Nous avons étudié le cas en transmission et en réflexion. L’obtention des angles d’inclinaison s’est faite avec deux approches différentes : l'optimisation sous Zemax et le calcul analytique. Plusieurs critères de qualité ont été proposés pour comparer la carte d'irradiance. Le tolérancement a démontré qu’il est plus intéressant de travailler en transmission qu’en réflexion. Une réalisation a été faite avec succès en utilisant une technologie additive innovante. / Beam shaping of incoherent white light with a large spectrum is proposed in this PhD thesis. The objective was to realize an arbitrary irradiance map on a target plane using a faceted structure. To maintain the design result within the geometrical optics domain, large facet element dimensions are required to obtain usable results. Each facet element can slightly tilt along its own axes to deflect the incident light, either by reflection, either by transmission. The calculation of the tilt angles is made by an analytical approach, and also by automatic optimization with Zemax. Several quality factors are proposed in order to qualify the illumination/irradiance chart on the screen. Because of the required tolerances on the fabrication technique, we show that it is more interesting to design a transmissive structure than a reflective one. With a new additive technology, a structure is realized successfully, showing the interest of the concept.

Nous ne pouvons tout voir. L'attention, notre capacité à filtrer et moduler les informations, nous permet d'interagir de façon efficace avec le monde. Nous avons utilisé une technique non-invasive de modulation de l'activité cérébrale, la Stimulation Magnétique Transcrânienne (SMT) pour manipuler l'activité d'une région clé du réseau de l'attention spatiale, le champ oculomoteur frontal (FEF) droit. L'accent est mis sur les connexions anatomiques observées en IRM de diffusion sous-tendant la modulation de la perception visuelle. Après avoir présenté nos connaissances tirées de données comportementales, physiologiques et anatomiques ainsi que les techniques utilisées, nous présentons nos études qui montrent une amélioration des performances visuelles après des impulsions simples ou des trains d'impulsions de SMT à une fréquence spécifique (30Hz) appliqués sur le FEF droit juste avant l'apparition d'une cible visuelle. Nous examinons ensuite si des différences interindividuelles de connectivité anatomique influencent la modulation perceptive induite par SMT. Nous décrivons un faisceau fronto-tectal qui connecte le FEF avec le colliculus supérieurs et montrons que la probabilité de connexion entre ces deux régions dans l'hémisphère droit influence la contribution du FEF sur la détection visuelle. Nous décrivons aussi les trois branches du faisceau longitudinal supérieur et démontrons l'influence de la 1ère branche dans l'hémisphère droit sur la modulation visuelle induite par des trains de SMT à 30 Hz. Ces résultats suggèrent un rôle important de la connectivité anatomique dans la possibilité de synchroniser les aires d'un réseau à une fréquence spécifique. / We are unable to see everything. Attention, our ability to filter, select and modulate information, allows us to interact efficiently with the world. We employed a non-invasive brain stimulation technique, the Transcranial Magnetic Stimulation (TMS), to manipulate in humans the activity of a key area of the attentional network, the right Frontal Eye Field (FEF). Our work focuses on the characterization with diffusion MRI of anatomical connections and their role underlying the modulation of visual perception. We first introduce previous behavioral, physiological and anatomical findings and the techniques used in our work. We then present evidence showing an improvement of visual performances tied to activity patterns consisting in either single pulses or frequency-specific rhythmic TMS bursts (30Hz) applied over the right FEF, prior to the onset of a visual target. We also examine whether inter-individual differences in white matter connectivity could influence the modulatory role that the FEF exerts on visual perception. We describe a fronto-tectal pathway connecting the FEF with the superior colliculus and show that the probability of connection between these two sites in the right hemisphere influences the FEF contributions to visual detection. We also characterize the three branches of the superior longitudinal fasciculus connecting frontal and parietal lobes and demonstrate an influence of its first branch in the right hemisphere on visual modulation induced by frequency-specific TMS bursts. Our results suggest a crucial role in the modulation of visual perception of the anatomical connectivity to synchronize areas of a network at a specific frequency.

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Pour cette étude, trois espèces de la forêt boréale ont été sélectionnées selon leur importance pour l'industrie forestière canadienne. Quinze billes de pin gris ont été récoltées au Lac Saint-Jean (Québec) puis sciées, séchées et testées afin de connaître le module d'élasticité statique (MOEstat) des pièces à 12% de teneur en humidité. Le même processus a été appliqué pour l'épinette noire provenant de la Côte Nord (Québec) et pour une plus grande quantité de billes (92) d'épinette blanche récoltées à la Forêt expérimentale de Petawawa (Ontario). L'objectif de ce travail consiste à déterminer la force des relations, à trois étapes du processus de transformation, entre les vitesses sonores, les modules d'élasticité dynamique (MOEdyn) et les MOEstat mesurés sur les pièces sciées. Des simulations ont aussi permis d'évaluer l'influence de la variation de la teneur en humidité sur la force de la relation entre le MOEstat et le MOEdyn pour les billes. Les résultats montrent que la force de la relation entre le MOEstat et le MOEdyn s'améliore lorsque la variation de la teneur en humidité du bois et la variation de la masse volumique anhydre de la bille sont connues, ce qui indique qu'il est préférable de mesurer directement la masse volumique de la bille lors de l'évaluation du MOEdyn.

Identifier les principaux facteurs affectant la croissance des arbres sur les sites remis en production après exploitation par l’industrie des sables bitumineux dans le nord de l’Alberta peut nous informer sur ce qui peut être fait pour réduire les délais avant le retour d’un écosystème fonctionnel sur ces sites. Cette étude a examiné le rôle joué par la disponibilité de l’eau, la concentration foliaire des nutriments, de la compétition ainsi que les propriétés chimiques du sol sur la croissance en hauteur de jeunes peupliers faux-tremble et épinettes blanches sur deux types de sol restauré soumis à deux niveaux de fertilisation. Pour fins de comparaison, un site naturel ayant brulé au même moment que la construction du site remis en production a aussi été étudié. Les arbres poussant sur le mélange tourbe-minéral étaient plus grands que ceux du mélange sol forestier-minéral, quoique la différence n’était pas significative dans le cas de l’épinette. La fertilisation n’avait pas d’effet apparent sur la hauteur des arbres sur le mélange sol forestier-minéral et avait un effet négatif sur la hauteur pour les arbres plantés sur le mélange tourbe-minéral. L’utilisation de l’engrais a augmenté le couvert occupé par les plantes concurrentes sur les deux types de sols ce qui, en combinaison avec l’absence d’effet positif sur la hauteur des arbres, suggère que l’effet de la fertilisation est négatif puisqu’elle augmente la compétition pour les ressources sans pour autant favoriser la croissance des deux essences étudiées. Les principaux facteurs affectant la croissance des arbres sur le site d’étude se sont révélés être majoritairement liés à la disponibilité des éléments nutritifs et ne semblent pas être significativement différents entre les deux types de sols. La croissance des drageons de peuplier sur le site naturel n’était pas corrélée avec les variables mesurées ce qui semble indiquer que la hauteur des drageons n’était toujours pas liée aux facteurs environnementaux mesurés après six ans.

La présente étude avait pour but de développer des stratégies de séchage à haute température pour le colombage (2x4) d'épinette blanche, sapin baumier et peuplier faux-tremble en vue de sa transformation en produits à valeur ajoutée. La teneur en humidité (H) cible visée était de 8%, avec 90% du chargement entre 6% et 10% H. Le temps de séchage, le retrait directionnel, le gauchissement, la fréquence de gerces et fentes, les gradients de teneur en humidité, les contraintes de séchage, ainsi que la variation de la couleur furent les principaux critères d'évaluation de la qualité du séchage. Un dispositif aléatoire simple comprenant trois espèces et trois programmes de séchage par espèce fut utilisé, ce qui a donné neuf essais de séchage au total. La stratégie de séchage adoptée démontre qu'il est possible de sécher les colombages d'épinette blanche à 8% H avec 90% du chargement entre 6 et 10% H, et cela dans un temps raisonnable et avec un niveau acceptable de gauchissement et de contraintes résiduelles de séchage. Une période d'équilibrage de 15 heures semble suffisante pour minimiser les variations d'humidité entre les planches et les gradients d'humidité en épaisseur. Le lestage et le pré-étuvage devraient faire partie intégrante de la stratégie de séchage, de même qu'une période d'équilibrage prolongée pour cette espèce. Pour le séchage du sapin baumier et du peuplier faux-tremble, les résultats obtenus démontrent que le séchage à haute température seul ne serait pas des plus souhaitable, du moins pour les colombages contenant des poches d'eau et des défauts de roulure et de carie. Dans ce dernier cas, un pré-triage du bois avant séchage s'avérerait nécessaire et le programme de séchage devrait vraisemblablement inclure une étape de pré-séchage à faible température jusqu'à une humidité de 30 à 40% (séchage hybride). Enfin le séchage à haute température cause inévitablement un jaunissement du bois mais une partie de la perte de clarté est récupérée après le rabotage des pièces.

La réponse physiologique au stress sodique de semis d’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) et de pin gris (Pinus banksiana Lamb.) inoculés avec des champignons ectomycorhiziens (ECM) a été évaluée afin de déterminer les bénéfices de l’inoculation pour la croissance et la survie. Ces expériences ont été menées avec un objectif appliqué servant l’amélioration des techniques de production de semis destinés à la végétalisation de sols reconstitués à partir de rejets salins issus de l’exploitation des sables bitumineux dans le Nord-Est de l’Alberta (Canada). Dans un premier volet, nous avons observé que le potentiel inoculant de sols reconstruits d’âges différents ainsi que des matériaux utilisés pour la reconstruction des sols est très faible voire nul. Dans un deuxième temps, la résistance et la réponse physiologique in vitro de champignons ecto- et ectendomycorhiziens (Hymenoscyphus sp., Phialocephala sp., Suillus tomentosus (Kauff.) Sing., Snell and Dick, Laccaria bicolor (Maire) Orton, Hebeloma crustuliniforme (Bull) Quel.) de différentes provenances ont été déterminées. Enfin, des semis d’épinette blanche et de pin gris inoculés en serre avec les trois champignons ECM évalués in vitro ont été exposés à différents niveaux d’excès de NaCl. La mesure d’un ensemble d’indicateurs physiologiques a montré que les mycobiotes sont capables d’influencer la réponse de l’hôte face à une concentration donnée de NaCl. L’inoculation d’une souche de S. tomentosus, isolée d’un site salin et sodique, a permis une augmentation de la production de biomasse des semis et l’inoculation avec une souche de H. crustuliniforme a favorisé les capacités d’ajustement osmotique des semis. Ces deux champignons sont des espèces potentielles pour l’inoculation contrôlée en pépinière. / The physiological response of inoculated ectomycorrhizal (ECM) white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) and jack pine (Pinus banksiana Lamb.) seedlings to sodic stress was evaluated to determine the benefits of inoculation for growth and survival. These experiments served the improvement of nursery seedling production for revegetation of reconstructed soils from tailing sands originating from the oil sand mining in Northeastern Alberta (Canada). In a first step, we showed that the inoculum potential of reconstructed soils of different ages and materials used in soil reconstruction was very low or null. In a second step, the resistance and physiological response of five ecto- and ectendomycorrhizal fungal species (Hymenoscyphus sp., Phialocephala sp., Suillus tomentosus (Kauff.) Sing., Snell and Dick, Laccaria bicolor (Maire) Orton, Hebeloma crustuliniforme (Bull) Quel.) from different sources were assessed in vitro. Finally, white spruce and jack pine seedlings inoculated in greenhouse with the three ECM fungi evaluated in vitro were exposed to different concentrations of NaCl. Using several physiological indicators, mycobionts were showed to influence host response to a given NaCl concentration. Under sodic conditions, inoculation with an isolate of S. tomentosus from a saline and sodic site increased seedling biomass production and inoculation with an isolate of H. crustuliniforme increased seedling osmotic adjustment capabilities. The latter two fungi are potential candidates for tree nursery inoculation.

Les objectifs de ce travail sont donc, dans un premier temps, de mieux comprendre les effets de l’espacement initial sur les caractéristiques des arbres de pin gris et d’épinette blanche ainsi que sur les propriétés mécaniques de leur bois. Il sera également possible de développer un facteur de correction du volume des sciages obtenus en fonction des déformations naturelles présentes sur les tiges pour ces deux essences, et ce, dans le but d’estimer de manière plus précise le volume de sciage disponible à partir des données d’inventaires forestiers. Dans un deuxième temps, le travail consiste à modéliser la présence des nœuds et à percevoir leurs impacts sur le rendement en sciage à l’aide d’Optitek, un logiciel de simulation du procédé du sciage. Pour réaliser cette étape, un certain nombre de billes ont été traitées dans un CT Scanner et un nouveau logiciel a été mis au point afin d’extraire l’information désirée des images tomodensitométriques (CT) pour ensuite la rendre compatible au logiciel Optitek. Le but de cette étape est d’être en mesure d’effectuer des simulations du procédé de débitage en tenant compte de la dimension et de l’emplacement des nœuds de façon à maximiser la valeur de chaque bille. Les arbres proviennent d’une plantation d’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) et de pin gris (Pinus banksiana Lamb.) de type Nelder (1962). Ce type de plantation se caractérise par une forme circulaire qui fait en sorte que la densité de peuplement diminue graduellement du centre vers la périphérie du cercle. Ce site a permis l’étude de deux essences différentes ayant grandi dans des conditions de croissance similaires. Premièrement, les résultats démontrent que les caractéristiques des arbres sont fortement influencées par la densité de peuplement. En effet, le DHP, la hauteur totale, le défilement, la longueur et la largeur de la cime vivante, le diamètre des cinq plus grosses branches mortes et vivantes ont généralement augmenté avec l’accroissement de la distance entre les arbres, autant chez le pin gris que chez l’épinette blanche. L’optimisation du débitage primaire en fonction de l’emplacement spatial réel des nœuds internes dans les arbres a généré un volume de sciage significativement plus élevé et de plus grande valeur que les simulations du débitage uniquement basées sur la géométrie des tiges. En effet, la prise en compte de la distribution des nœuds lors des simulations du sciage a permis d’augmenter le nombre de pièces de qualité No.2 & meilleur produites de 15% pour l’épinette blanche et de 40% pour le pin gris. L’augmentation de la valeur des sciages associée à la connaissance de la distribution interne des nœuds a varié de 9,5% à 15,1% pour l’épinette blanche et de 15,2% à 23,0% pour le pin gris. Encore une fois, l’augmentation du rendement en valeur a été plus forte chez le pin gris que chez l’épinette blanche en raison de la présence de nœuds de plus fortes dimensions qui augmentent le potentiel d’optimisation. / The first objective of this work is to characterize the properties of jack pine and white spruce and develop a lumber volume correction factor due to stem shape for both species. The purpose of this section is to more precisely predict lumber volume from forest inventory data. The second objective is to model the presence of knots and evaluate their impact on lumber yield using Optitek, a sawing simulation software. To achieve this goal, a new software had to be developed in order to extract CT image information and make it compatible with the Optitek software. Hence, the second objective is simulate lumber sawing while taking into account the knot dimension and location. The trees come from a Nelder (1962) type plantation of white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) and jack pine (Pinus banksiana Lamb.). This type of plantation is characterized by a circular shape which makes the stand density vary from the center to the periphery of the circle. This site makes possible the study of two different species growing in similar conditions. Several field data were analyzed such as diameter at breast height (DBH), curvature, taper, total tree length, live crown size. First, the results show that tree characteristics are strongly influenced by the stand density. Indeed, DBH, total height, taper, length and width of the live crown, diameter of the five largest branches dead and alive generally increased with greater distance between the trees, both for jack pine and white spruce. The results obtained with the simulation using the knot information gave a lumber sawing volume and value significantly higher. Both jack pine and white spruce have produced more No.2 & better pieces when knots have been considered in the sawing simulations (15% for white spruce and 40% for jack pine). As for lumber value, the increase varied from 9.5% to 15.1% for white spruce and 15.2% to 23.0% for jack pine. Again, the larger jack pine knot size could explain this greater potential for improvement.

Le séchage est essentiel pour utiliser le bois comme produit. En effet, la teneur en humidité du bois doit satisfaire les normes canadiennes (Industrie Canada, 2005). En revanche, au cours de ce processus, des composés organiques volatils (COVs) sont émis dans l’environnement : leurs compositions comme leurs effets méritent à être mieux connus. Ce mémoire porte sur la captation et la quantification des COVs émis lors du séchage de deux essences de bois : l’épinette noire, (Picea mariana Mill.) par séchage conventionnel à moyenne température, et l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) séchée par déshumidification avec pompe à chaleur à moyenne température. Pour l’épinette noire, les COVs totaux représentent 0,196g/kgbois sec en moyenne lors des séchages. Les COVs apolaires mis en évidence ont été l’α-pinène (0,0435g/kgbois sec), β-pinène (0,0147g/kgbois sec), 3-carene (0,0044g/kgbois sec), β-phellendrène/limonène (0,069g/kgbois sec), β-myrcène (0,0009g/kgbois sec), et le camphène (0,0007g/kgbois sec), tandis que les composés polaires ont été le formaldéhyde (0,001g/kgbois sec), le méthanol (0,0336g/kgbois sec), l’acétaldéhyde (0,0226g/kgbois sec), l’acide acétique (0,0145g/kgbois sec), le méthyle éthyle cétone (MEK) (0,0149g/kgbois sec), le méthyle isobutyle cétone (MIBK) (0,0074g/kgbois sec) et l’acétophénone (0,0092g/kgbois sec). Pour l’érable à sucre, les COVs totaux n’ont pas été mesurés, les COVs différentiés sont : l’acide acétique (0,160g/kgbois sec), l’éthanol (0,055g/kgbois sec), le propan-2-ol (0,021g/kgbois sec), le butan-2-one (0,005g/kgbois sec) et l’acétaldéhyde (0,002g/kgbois sec). Les quantités de COV émis lors du séchage sont importantes et leurs conséquences sur la santé et l’environnement sont à approfondir. / Wood drying is essential for any use as a product. In effect, the equilibrium moisture of wood must satisfy the Canadian norms (Industrie Canada, 2005). However, during this process, volatile organic compounds (VOCs) are emitted in the environment. The compositions of the VOCs as well as the effects on human and on the environment need to be the scientific community. The aim of the present research was to collect and to identify the VOCs emitted during the conventional drying process of two wood speices: black spruce (Picea mariana (Mill.)) at medium temperature, and the sugar maple (Acer saccharum Marsh.) by dehumidification with a heat pump at medium temperature. For black spruce, the total average of VOCs represent 0,196g/kgdry wood for the two experiment. The main non-polar VOCs were α-pinene (0,0435g/kgdry wood), β-pinene (0,0147g/kgdry wood), 3-carene (0,0044g/kg dry wood), β-phellendrene/limonene (0,069g/kgdry wood), β-myrcene (0,0009g/kgdry wood) and camphene (0,0007g/kgdry wood). The polar compounds were formaldehyde (0,001g/kgdry wood), methanol (0,0336g/kgdry wood), acetic aldehyde (0,0226g/kgdry wood), acetic acid (0,0145g/kgdry wood), methyl ethyl ketone (0,0149g/kg dry wood), methyl isobutyl ketone (0,0074g/kgdry wood) and acetophenone (0,0092g/kgdry wood). For maple sugar, the major VOCs emitted were the acetic acid (0,160g/kgdry wood), ethanol (0,055g/kg dry wood), propan-2-ol (0,021g/kgdry wood), butan-2-one (0,005g/kgdry wood) and acetic aldehyde (0,002g/kgdry wood). The total amount of VOCs produced as well as the effects on human health and on the environment need further investigations.