Th.--Sci. phys.--Orléans, 1983. N°: 165.

Les polymères conducteurs ont attiré l'attention de la communauté scientifique en raison de leur utilisation potentielle dans les applications thermoélectriques [1, 2]. En particulier, il a été prouvé qu'un paramètre important pour accorder les propriétés thermoélectriques et le comportement de transport de charge du polymères, est la forme du DOS dans le bord de bande. Dans la présente étude, la corrélation entre la structure du matériau, la structure électronique et les propriétés électroniques / thermoélectriques, est étudiée par une conception soigneuse et rigoureux du matériau, vers un matériau polymère, thermoélectrique efficace. En outre, les dispositifs hybrides ont été fabriqués comme un moyen alternatif pour améliorer encore l'efficacité thermoélectrique du matériau. / Conducting polymers (CPs) have recently gained the attention of the scientific community due to their prospective use in thermoelectric applications [1,2]. Particularly, it has been proven that an important parameter for tuning the thermoelectric properties and the charge transport behavior of the CP is the shape of the DOS in the band edge, where a more steep band edge would be translated in a semi-metallic behavior for the system, with higher thermoelectric efficiencies. In the present study the correlation between material structure, electronic structure and electronic/ thermoelectric properties, is investigated through careful material design, towards an efficient thermoelectric polymer material. Additionally, the hybrid devices were fabricated as an alternative means to further enhance the thermoelectric efficiency of the material.

Dans l’optique de développer de nouveaux système RF les plus intégrés possibles, les technologies above-IC compatibles avec les technologies silicium ouvrent des perspectives prometteuses sur un plan économique pour l’industrie du semi-conducteur. En effet, a contrario des résonateurs SAW et céramiques, les résonateurs à ondes acoustiques de volume (BAW) peuvent être fabriqués en utilisant des matériaux compatible CMOS VLSI pour des performances électriques comparables, voir supérieures dans certains cas en termes de fréquence et de puissance. Les travaux de cette thèse ont connus deux grandes partie ; la première a été focalisée sur le développement d’une nouvelle topologie de filtre BAW accordable pour des applications de quatrième génération de téléphone mobile (4G). La seconde partie a été orientée vers une étude de faisabilité d’un filtre BAW-SMR autour d’une fréquence de travail à 7GHz pour une application spatiale. / Abstract

Cette thèse se focalise sur l’étude du procédé de désalliage de couches minces d’alliages métalliques Au- Cu et Ag-Al déposés par pulvérisation cathodique magnétron. Une très large gamme de morphologie et de composition est obtenue grâce à ce procédé de dépôt. L’influence des paramètres de dépôt et des paramètres de désalliage sur la morphologie finale des couches minces nanoporeuses d’or et d’argent est étudiée. La possibilité de créer une structure lamellaire nanoporeuses d’or par la gravure chimique dans l’acide nitrique d’un empilement de couches d’or et de cuivre est également démontrée. Nous montrons aussi qu’il est possible de réaliser des réseaux bien organisés de nanofils d’or nanoporeux de plusieurs centimètres de long en combinant des dépôts sur des surfaces « template » et un désalliage par électrochimie. L’évaluation des couches minces d’or nanoporeux pour application comme capteur à effet SERS de petites molécules a été réalisée. On obtient des limites de détection de l’ordre du picomolaire (entre 10-12 et 10- 14 mol.L-1) pour la bipyridine comme molécule sonde sur des structures lamellaires d’or nanoporeux. Enfin, nous avons développé un nouveau procédé de désalliage basé sur l’utilisation de vapeur d’acide permettant la création de membranes nanomaillées d’or pour des applications comme électrodes flexibles transparentes. On atteint des performances de 44 Ω/□ avec une transmittance de 79 % avec une variation de résistance de moins de 8 % après 10 000 cycles de courbure sous une déformation de 1 %. / The main objective of this thesis is to study the dealloying process of metal alloy thin films and nanowires deposited by magnetron sputtering which is a versatile process allowing growing alloys with a large panel of morphologies. We explore the influence of the deposition parameters on the morphology of the alloy films and nanowires and how in turn they impact the dealloying process. We further demonstrate that it is possible to create nanoporous lamellar films by selective etching in nitric acid of multilayered thin films consisting of stacks of gold/copper nanolayers. Furthermore, we show how by combining the deposition of gold-copper alloy by magnetron sputtering on “template” substrate and electrochemical dealloying one can create planar arrays of nanoporous gold nanowires with a tunable morphology. In term of application, the various nanoporous structures developed so far in this work are then used for the development of SERS-based sensors for the detection of small molecules. We obtain a detection limit at picomolar level (between 10-12 and 10-14 mol.L-1) with bipyridine as probe molecule using the nanoporous lamellar films. Moreover, we demonstrate a novel process based on applying dealloying using acidic vapors allowing fabricating highly flexible and transparent gold nanomesh electrodes suitable for flexible electronics. The obtained gold nanomesh electrodes may exhibit a resistivity as low as 44 Ω/□ and a transmittance of 79 % with a slight increase in resistance of less than 8 % after 10 000 bending cycles at 1 %.

Le photovoltaïque nécessite de nouveaux matériaux pour diminuer ces coûts et améliorer les rendements. Ces travaux de thèse ont concerné le développement de nouvelles phases d'oxyde de titane pour l'électronique transparente et la conversion de photon appliquée au PV silicium. L'ablation laser pulsé est une méthode de croissance particulièrement adaptée pour la prospection de matériaux aux propriétés innovantes. Le contrôle des phases anatase, rutile et d'une phase de composition TiO1.45 épitaxié en fonction de la pression partielle d'oxygène a permis de réaliser des films aux propriétés électriques, optiques innovantes. Un film biphasé anatase/rutile dopé niobium (TNO1.80) présente ainsi une transition métal-semi-conducteur aux alentours de 68K. Par ailleurs, le film de composition TiO1.45 épitaxié s'est révélé être un oxyde transparent conducteur de type p. La découverte de ce nouveau p-TCOs a été valorisée et validée par l'élaboration d'une homojonction p - n transparente. Les matrices d'oxyde de titane rutile et anatase ont également été utilisées pour accueillir des ions terres rares Ln3+ afin de convertir les photons ultra-violet du spectre solaire incident vers le proche infrarouge (800 > λ > 1100 nm). Le transfert d'énergie des matrices TiO2 vers les dopants Ln3+ a été étudié en fonction de la structure, de la quantité de dopant ainsi que la qualité de la microstructure des films dopés Ln3+ (Ln3+=Pr3+,Tm3+,Eu3+,Yb3+,Nd3+). / New materials are needed to decrease cost and improve photovoltaic cell performance. These thesis works are focused on the development of new titanium oxide phases for transparent electronic and photon conversion applied to silicon solar cell. Pulsed laser deposition is an adapted growth method for the prospection of materials with innovating properties. The control of epitaxial growth of anatase, rutile and a phase with a composition TiO1.45 in function of oxygen partial pressure allowed us to realize films with innovating electrical and optical properties. A two phase anatase/rutile film doped niobium (TNO1.80) have shown a metal-semiconductor transition about 68 K. Moreover, transparent TiO1.45 epitaxial thin film has displayed a p-type semiconduction behaviour which has been confirmed by the elaboration of a transparent p - n homojunction. Rutile and anatase titanium oxide matrix were also used to host rare earths ions in order to convert ultraviolet to near infra-red photon (800 > λ > 1100 nm). TiO2 matrix to dopant transfer has been studied in function of crystal structure, doping content and the quality of microstructure of films doped Ln3+(Ln3+=Pr3+,Tm3+,Eu3+,Yb3+,Nd3+).

Résumé : Au Québec, les limites de vitesse sont déterminées de façon à maintenir un équilibre entre la mobilité et la sécurité. Il existe d'ailleurs une procédure destinée à l'établissement des limites de vitesse en fonction des caractéristiques de la route et ses abords. Toutefois, certaines municipalités aux prises avec des plaintes venant de leurs citoyens ont décidé, depuis quelques années, de modifier la vitesse affichée sur leur réseau mais sans faire de réaménagement de la route. Comme aucune étude de suivi n'a été réalisée à la suite de ces changements d'affichage, il est opportun de se demander si une telle baisse entraîne véritablement un changement dans le comportement de conduite et la sécurité. La recherche propose d'effectuer une comparaison de la situation avant et à la suite de l'abaissement de la limite de vitesse en ce qui a trait au comportement des conducteurs et à la sécurité routière. La collecte de données comprend une évaluation quantitative qui repose sur des mesures et observations directes ainsi qu'une évaluation qualitative qui consiste à recueillir la perception des citoyens à l'égard des vitesses pratiquées, des comportements de conduite et de la sécurité des lieux. Les informations ont été recueillies grâce à une campagne de terrain réalisée dans 20 sites d'étude répartis dans le sud-est du Québec. Les résultats révèlent que la vitesse moyenne, le 85e centile et l'écart-type des vitesses pratiquées n'ont pas changé de façon significative à la suite de l'abaissement de la limite de vitesse. Malgré cela, un resserrement de la distribution des écarts de vitesse autour de leur moyenne générale a été constaté. L'analyse des données d'accidents a révélé une légère baisse significative du nombre moyen annuel d'accidents. Par contre, la réduction des accidents remarquée sur nos sites d'étude a également été observée sur 188 sites de comparaison n'ayant subi aucun changement d'affichage. La baisse significative des accidents correspond donc à un phénomène généralisé et ne peut être attribuée à l'abaissement de la limite de vitesse. La perception des citoyens résidant aux abords des zones étudiées est d'ailleurs venue corroborer ces résultats dans la mesure où ils affirment que la situation n'a pas changé à la suite du changement de signalisation. En conclusion, la baisse de la limite de vitesse n'a pas eu les effets escomptés sur les vitesses pratiquées par les conducteurs et la sécurité des lieux. Seule la distribution des écarts-types s'est resserrée. Par ailleurs, les riverains semblent conscients de l'inefficacité de cette mesure sur les vitesses et les accidents mais désirent quand même la maintenir.||Abstract : In Quebec, there is a procedure intended for the establishment of the speed limits according to the characteristics of the road and its accesses. However, certain municipalities immersed with complaints coming from their citizens have decided to modify the posted speed limits on their roadways without changing their properties. Since no follow-up study were conducted following these changes of posting, it is convenient to wonder whether lowering the speed limits involves truly a change on driver behavior and reported accidents. The experiment was conducted as a before-and-after study. The data acquisition includes a quantitative evaluation which rests of direct observations and measures as well as a qualitative evaluation that consists in collecting the perception of the citizens regarding practiced speeds, driver behaviors and road safety. Information was collected through field measurements carried out in 20 study sites distributed in the south-east of Quebec. All sites were non-limited access two-lane secondary roads. The volume, speed, headway data and road characteristics were collected at the same point as the before period to permit comparisons and eliminate location differences"--Résumé abrégé par UMI

Ce travail porte sur la thématique du fluage des conducteurs des lignes électriques aériennes. L’objectif général de ce projet de recherche est d’étudier l’effet de la température sur le fluage des conducteurs. L’approche présentée permet de prédire le fluage des conducteurs en fonction de celui des brins constitutifs. Un banc d’essai du fluage des fils d’aluminium a été conçu et validé avec des essais préliminaires de 100 heures. Le protocole de mise en charge ainsi que l’instrumentation pour la mesure de l’allongement ont été particulièrement étudiés lors des essais préliminaires. Ensuite, le fluage des brins d’aluminium soumis à contraintes variant de 30 à 106 MPa et des températures de 21 et 38 °C a été évalué avec des tests de 1000 heures. L’approche a été validée en comparant les résultats obtenus à des résultats expérimentaux publiés dans la littérature. On peut conclure qu’avec quelques équations analytiques simples, il est possible de prédire le comportement d’un conducteur complet à partir des résultats d’essais sur brins.

Cette étude vise à déterminer les limites d’application de l’hypothèse quasi stationnaire utilisée dans l’analyse du phénomène de galop des conducteurs. L’approche employée est purement expérimentale et consistait à réaliser des essais statiques et dynamiques sur une section en D, simulant un conducteur simple recouvert de glace. Les essais ont été effectués dans la soufflerie en circuit fermé de l’Université de Sherbrooke. Les forces aérodynamiques sont captées par une section dite flottante qui est fixée à une balance interne à 3 composantes. L’effet de l’angle d’inclinaison a été étudié pour les deux types d’essais. Les essais statiques ont été réalisés sur une section verticale et sur une section inclinée à 40 et 65 degrés par rapport à l’horizontale. Les coefficients de force et de moment moyens ainsi que les fréquences de détachement tourbillonnaire étaient mesurés à chaque angle d’attaque (α). Les essais statiques ont démontré que la pente du coefficient de portance par rapport à l'angle d'attaque (dC[indice inférieur L] / dα) est légèrement plus négative dans la plage d’angle de 0˚ < α < 40˚. Le coefficient de traînée est légèrement supérieur pour la section inclinée. Le coefficient de moment varie de façon moins progressive lorsque la section en D est inclinée. De plus, entre 80 et 100 degrés, la courbe du coefficient de moment est plus arrondie pour la section inclinée. Également, l’étude a permis de confirmer que l’écoulement autour de la section inclinée est différent, car les fréquences de détachement tourbillonnaire qui ont été observées ne sont pas les mêmes et ont des amplitudes différentes pour la section verticale et pour la section inclinée. Par exemple, pour un angle d'attaque de 0 à 40 degrés, la fréquence de détachement tourbillonnaire détectée dans les transformées de Fourier rapides des signaux provenant de la balance interne pour la section verticale est unique et de grande amplitude. Pour la section inclinée, plusieurs fréquences de faibles amplitudes sont détectées, résultant en plusieurs valeurs possibles du nombre de Strouhal. Certains articles suggèrent qu’un écoulement axial se propage le long du tube incliné, amplifiant la formation de vortex. Pour les essais dynamiques, l’amplitude et la fréquence des oscillations forcées en rotation ont été variées. Plusieurs vitesses du vent ont aussi été étudiées pour évaluer l’effet de la fréquence réduite d’oscillation. La comparaison des coefficients de force et de moment stationnaires et instationnaires a permis de conclure qu’appliquer des coefficients aérodynamiques mesurés sur un modèle stationnaire pour évaluer les efforts sur un conducteur en mouvement n’est pas une approche qui est toujours valide. L’augmentation de la fréquence de rotation et de l’amplitude de rotation ou la diminution de la vitesse du vent a pour effet d’augmenter les écarts entre les coefficients instationnaires et stationnaires. Ces écarts sont plus importants lorsque la section en D est inclinée. Les pentes des courbes de coefficients de portance et de moment instationnaires sont alors moins élevées. Également, la traînée est beaucoup moins importante. L’angle d’inclinaison a peu d’influence sur les coefficients de force et de moment instationnaires. Ils sont très similaires à ceux d’une section en D verticale.

Le confort et la sécurité de conduite sont les principaux critères de vente de l’industrie automobile actuelle. De nombreux projets de recherche sont mis en place afin de les améliorer et pour faire face aux mesures de législation et de contrôle mises en place pour réduire le nombre d’accidents routiers. Les mesures semblent efficaces : en France,par exemple, le nombre des accidents mortels diminue de 11% en moyenne chaque année.D’après de récentes études, 90% de ces accidents ont pour cause le facteur humain et il devient nécessaire de prendre en compte le conducteur pendant la phase de conception des systèmes de sécurité et d’aide à la conduite. Une assistance à la conduite basée sur le partage du contrôle du véhicule entre le conducteur et l’automate est un des axes de recherche privilégiés de l’industrie, notamment pour améliorer la sécurité.Il est maintenant devenu possible de récupérer une très grande quantité d’information sur l’environnement et de réaliser une interaction intelligente entre les différents acteurs du trafic. Les techniques existantes permettent même la conduite partagée entre le véhicule et le conducteur et, dans un horizon plus lointain, d’envisager un véhicule complètement autonome. Dans les situations de conduite automatisée, un algorithme adéquat est nécessaire pour remplacer le conducteur.L’intérêt principal de cette recherche se situe au niveau de l’interaction entre le conducteur et l’algorithme d’assistance ou de conduite automatisée. Il est indispensable de connaître et de comprendre le comportement du conducteur dans sa façon de conduire,de contrôler le véhicule et de prendre une décision. Par conséquent, un modèle adapté aux besoins est nécessaire. En plus de la nécessité de disposer d’un modèle suffisamment riche pour décrire le comportement de différents conducteurs dans les situations routières les plus fréquentes, il est indispensable de disposer d’une méthode de synthèse des systèmes d’assistance sur la base de ces modèles. / Driving comfort and safety are the main points of interest for the automotive industry. Many research projects were realized in order to improve them and to reduce the number of road accidents. The measures seem to be effective : in France, for example, the number of fatal accidents decreases by 11% on average each year. According to recent studies, 90% of these accidents are caused by the human factor. As a consequence, it becomes necessary to take the driver into account during the design of driving assistance systems. An assistance based on the control sharing between the driver and the automatic pilot is one of the main topics of research and a way to improve safety. It has now become possible to recover a very large amount of information on the environment and to achieve intelligent interaction between the various actors in the traffic. Existing technologies even allow imagining a completely autonomous driving in a more distant horizon. In such a situation, an adequate algorithm is required to replace the human driver.The main interest of this research is the interaction between the driver and the driver assistance algorithm. It is essential to know and to understand the behavior of the humanin his / her way to control the vehicle and to make a decision. Therefore, his model is necessary. Moreover, it is essential to develop a design method for such assistance systems on the basis of these driver models.

Cette thèse discute le fonctionnement et les mécanismes mis en oeuvre dans les cellules solaires en plastique, composées de différents donneurs et accepteurs et dont l'architecture est décrite par hétérojonction/volume-hétérojonction. Une attention particulière a été portée à l'étude les conditions nécessaires pour la fabrication de cellules solaires à fort rendement, ceci de manière à aider au développement de compositions en donneur-accepteur nouvelles et plus efficaces. Une nouvelle classe de dispositifs photovoltaïques a été préparée et leurs rendements électriques ont été caractérisés. Les résultats expérimentaux obtenus avec ces dispositifs permettent une meilleure compréhension des phénomènes de génération et de dissociation d'excitons dans les cellules solaires organiques. Pour la première fois, le rubrene, un matériau organique, semiconducteur et fortement luminescent a été utilisé en tant que donneur dans l'architecture de systèmes organiques. Celui-ci nous a permis de fabriquer un appareil offrant 2 modes de fonctionnement intégrés et qui reposent sur l'utilisation respective de des propriétés photovoltaïques (PV) et électroluminescentes (EL) du rubrene. Un des résultats les plus importants a été obtenu lors de l'application de tensions extrêmement basses (< 1V) exigées pour l'émission de lumière d'un tel dispositif. Ce mode de fonctionnement est décrit comme un processus de conversion vers de plus hautes énergies (up-conversion), un phénomène rarement observé dans les hétérojonctions organiques.