L’évolution rapide des communications sans fil a favorisé l’augmentation du nombre de standards alloués aux systèmes de communication fonctionnant sur différentes bandes de fréquences. Pour accompagner les derniers développements de systèmes sans fil, il est indispensable de concevoir des antennes miniatures intégrables. Cependant, la miniaturisation des antennes s’accompagne d’une réduction significative de la bande passante et de leur efficacité de rayonnement ainsi qu’à l’apparition d’un décalage fréquentiel de leurs fréquences de fonctionnement lorsqu’elles sont étudiées dans leur contexte d’utilisation. L’intégration de dispositifs accordables au sein d 'une antenne permet de répondre favorablement à ces problématiques. Parmi les solutions proposées dans la littérature, l’utilisation de matériaux ferroélectriques en couche mince permet de concevoir un condensateur accordable en fonction du champ électrique appliqué. Ces dispositifs réalisés à base de couches minces ferroélectriques ont été développés pour répondre aux exigences particulières et extrêmes des systèmes de télécommunication actuels (miniaturisation, faible coût, facilité de fabrication et d’intégration et bonne tenue en puissance). Cette thèse s’inscrit dans la continuité des recherches sur les antennes reconfigurables en fréquences à base de matériaux ferroélectriques. Deux axes principaux ont été développés au cours de ces travaux de recherche : le développement et la réalisation de condensateurs intégrant un film BST au sein du laboratoire XLIM et leurs caractérisations en hyperfréquence. La seconde partie de nos travaux concerne l’intégration de l’un de ces dispositifs accordables au sein d’une antenne miniature afin d’étudier son accordabilité en fréquence. / The rapid growth of wireless communication has promoted the increase of the number of standards for wireless applications. This progress requests new manufacturing processes of smart devices that are able to work on several frequency bands. However, the miniaturization of antennas is accompanied by a significant reduction of the bandwidth as well as its radiation efficiency and it becomes dependent on its using context. Tunable devices can be integrated within antennas in order to overcome these main issues. Among the solutions proposed in the literature, thin-film ferroelectric materials are used to realize tunable capacitors. The use of such materials allows the design of a tunable capacitor that can be tuned by an applied electric field. The advances of these ferroelectric thin-film devices were developed in order to meet particular and extreme requirements for today's telecommunication systems (miniaturization, low cost, ease of the manufacture process, integration and good power handling). This thesis is part of ongoing research over frequency reconfigurable antennas which are based on ferroelectric materials. Two main axes were developed during this work: The development and realization of capacitors that incorporate a BST film along with their microwave characterizations within XLIM lab. The second part of our work is dedicated to the realization of the complete tunable antenna.

Dans ce travail de thèse j’ai étudié la structure et la réactivité des couches minces des phthalocyanine de lutétium déposées sur des surfaces métalliques. La connaissance de la structure des couches minces épitaxées des matériaux organiques est importante pour la conception des dispositifs d’électronique organique. En effet la mobilité des porteurs de charge est très influencée par l’organisation moléculaire et l’ordre de la couche. La deuxième partie de ce travail concerne la réactivité des couches minces de ces molécules avec les gaz atmosphériques, ce qui est essentiel à la stabilité des dispositifs.Les couches minces ont étés préparées par évaporation thermique sous ultra vide et ont étés analysées par Microscopie a scansion de tunnel (STM), diffraction des rayons x (XRD), photoémission x (XPS) et Spectroscopie d’absorption x (NEXAFS). La structure des couches minces des LuPc2 déposées sur Au(111) a été trouvée. Les molécules adoptent une structure β et ressentent de l’effet modèle du substrat, comme prédit par les relations épitaxies. La morphologie de surface a été également trouvée à l’échelle moléculaire, y compris l’empillement et l’orientation des domaines.La faible réactivité de ces couches minces avec des gaz atmosphérique, en particulier oxygène et eau, a été prouvée. Le site d’absorption des molécules des gaz a été localisé non pas sur l’ion central mais plutôt sur le macrocycle organique. Il a été démontré aussi que ces molécules sont plus réactives vers l’oxygène moléculaire que vers l’eau. / In this thesis work I studied the structure and reactivity of Lutetium bis-phthalocyanine (LuPc2) thin films deposited on metallic surfaces. Knowing the structure of epitaxial organic thin films is important to design devices based on organic electronics, because carrier mobility, critically depends on the molecular configuration and thin film ordering. The second part of the work deals with the reactivity of molecular thin films towards atmospheric gases which is crucial for lifetime of the device. We chose LuPc2 because, due to the double decker molecular geometry they should present a different reactivity respect to single decker phthalocyanine, which are widely used in devices.The thin films were prepared by thermal evaporation under ultra-high vacuum conditions and analysed by means of Scanning Tunnelling Microscopy (STM) and X-ray Diffraction (XRD), X-ray Photoemission Spectroscopy (XPS) and Near Edge X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy (NEXAFS).We resolved the structure of a LuPc2 thin film deposited on Au(111), showing that the molecules adopt a β structure and demonstrated the templating effect of the substrate via the epitaxial relations with the overlayer. We then present the surface morphology at the molecular scale, including stacking and domain orientations.We tested the reactivity of these thin films towards atmospheric gases, in particular oxygen and water, showing a low reactivity and managing to demonstrate the adsorption sites, which are not the central cation, but rather on the macrocycle. We showed how oxygen is a greater threat to the film stability than water.

Les cellules solaires en couches minces à base de Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS) représentent une technologie à fort potentiel et aux performances photovoltaïques élevées. La couche finale de l'empilement, appelée couche fenêtre, est principalement composée d'une bi-couche d'oxyde de zinc (ZnO) non dopé et dopé de type n - généralement à l'aluminium - et déposée par un procédé sous vide : la pulvérisation cathodique. Cependant, cette technique demande des investissements importants et un intérêt croissant s'est porté sur le développement de techniques alternatives atmosphériques en vue d'une réduction des coûts. L'objectif de ce travail a été d'étudier la réalisation d'une couche fenêtre fonctionnelle de ZnO par un procédé d'électrodépôt photo-assisté en milieu aqueux sur des substrats de grandes dimensions. Pour y parvenir, différentes études ont été réalisées afin de déterminer les propriétés du ZnO électrodéposé et optimiser le procédé de dépôt. Dans un premier temps, l'influence de la composition de trois solutions électrolytiques sur les propriétés et le dopage du ZnO a été étudiée : le milieu chlorure (Cl-), le milieu perchlorate (ClO4-) et un milieu mixte à base de perchlorate et d’acide borique (H3BO3). Dans un second temps, la synthèse électrochimique du ZnO comme couche fenêtre a été réalisée sur des substrats de CIGS/CdS. Son étude a permis de montrer que la réalisation in situ d'une couche d'accroche facilite la croissance d'une couche finale dense et compacte. Cette méthode de synthèse en deux étapes a conduit à l'obtention de performances photovoltaïques élevées sur grandes surfaces avec des rendements allant jusqu'à 14,3 % pour une cellule solaire entièrement réalisée par des procédés atmosphériques. / Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS) thin films based solar cells are a promising technology for high efficiency energy conversion. A window layer completes the stack of the cell. It is commonly constituted by an intrinsic and aluminum doped bi-layer of zinc oxide (ZnO) deposited by magnetron sputtering, an expensive vacuum process. Alternative processes, using low cost and atmospheric techniques, have been developed in order to reduce the costs. The aim of this work was to achieve a functional window layer of ZnO by a photo-assisted electrodeposition process on large scale substrates of CIGS/CdS in aqueous medium and replace the sputtered one. For this purpose, several studies have been carried out in order to determine the optoelectronic properties such as doping level and mobilities of the electrodeposited ZnO and optimize the deposition process. Firstly, the effect of three different electrolytes on the zinc oxide properties and doping has been studied on metallic substrate: chloride medium (Cl-), perchlorate medium (ClO4-) and a mixed medium of perchlorate with boric acid (H3BO3). Then, electrochemical synthesis of zinc oxide as window layer has been performed on CIGS/ CdS substrates. This study allowed to establish the need to synthesize an in situ seed layer which promotes the growth and the compactness of the final layer of zinc oxide. This two-step method has led to the achievement of high photovoltaic performances on large scale with promising efficiencies up to 14.3 % for a solar cell made entirely by atmospheric processes.

Ces travaux de thèse avaient pour objectif d'étudier les effets du phénomène de décomposition spinodale sur l'évolution structurale et microstructurale de couches minces de cobaltites dont la composition se trouve dans la lacune de miscibilité du système de CoFe2O4 - Co3O4. Dans un premier temps, nous avons élaboré les couches minces par pulvérisation cathodique radiofréquence en configuration magnétron à partir d'une cible céramique de composition moyenne Co1.73Fe1.27O4. Les dépôts à forte pression d'argon ou à puissance RF élevée favorisent la formation de couches contenant une phase monoxyde associée à une phase spinelle. L'obtention de la phase monoxyde dans ces couches est probablement due en partie, à la réduction de la surface de la cible en raison d'un fort bombardement, sans pour autant exclure la présence d'un phénomène physique lié à la thermalisation des atomes d'oxygène. Nous avons optimisé une condition de dépôt à 0.5 Pa - 20 W ce qui permet un compromis alliant une faible quantité de phase monoxyde dans la couche et des vitesses de dépôt qui demeurent acceptables. La décomposition spinodale a été mise en évidence sur les couches déposées à cette condition, puis traitées à 600 °C pendant différentes durées. Les caractérisations par diffraction des rayons X, spectroscopie Raman et mesures magnétiques VSM, ont confirmé la formation progressive d'un système de deux phases, une riche en cobalt et l'autre riche en fer. Néanmoins, la formation des zones périodiques correspondant à ces deux phases n'a pas été observée sur les couches décomposées. Ces deux phases ne présentent en effet qu'une différence très faible au niveau de leur structure. Enfin, les études sur les couches traitées à plus basses températures (par exemple à 450 °C) montrent des évolutions similaires à celles observées lors de traitements à 600 °C. La transformation spinodale semble s'initier par une migration des cations divalents vers les sites tétraédriques et des cations trivalents vers les sites octaédriques. La structure spinelle tend donc à devenir normale avant que la séparation en deux phases spinelles s'effectue selon un mécanisme de transformation spinodale. / This work aimed to study the effects of spinodal decomposition process on structural and microstructural evolution of cobaltite thin films whose composition is in the miscibility gap of CoFe2O4 - Co3O4 system. At the first time, thin films were elaborated by RF magnetron sputtering from a ceramic target with average composition of Co1.73Fe1.27O4. Deposits at high argon pressure or high RF power favor the formation of thin films containing an oxide phase associated with a spinel phase. The oxide phase obtained in these films is probably in part due to the reduction of the target surface owing to a strong bombardment, without excluding the presence of a physical phenomenon related to the thermalization of oxygen atoms. Deposition conditions were optimized at 0.5 Pa - 20 W. That allows a compromise between a small amount of oxide phase in the thin films and an acceptable deposition rate. Spinodal decomposition has been demonstrated on the thin films deposited in this condition and post-annealed at 600 ° C for various times. The characterizations by X-ray diffraction, Raman spectroscopy and VSM magnetic measurements, have confirmed the gradual formation of a two-phase system made of a cobalt-rich phase and an iron-rich phase. However, the formation of periodic zones, corresponding to these two phases, was not observed on the decomposed thin films. These two phases exhibit in fact a very small difference in their structure. Finally, the studies on thin films annealed at lower temperatures (for example at 450 ° C) showed evolutions similar to those observed during treatment at 600 ° C. Spinodal transformation seems to be initiated by a migration of divalent cations into the tetrahedral sites and trivalent cations into octahedral sites. The spinel structure thus tends to turn into a normal structure, before the separation into two spinel phases, due to the spinodal transformation.

Le kësterite Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) est un semi-conducteur de type p composé d'éléments abondants et non toxiques. Ces atouts, en plus d’un gap direct, compris entre 1,45 et 1,5 eV, en font un excellent candidat pour remplacer les matériaux Cu(In,Ga)Se 2 et CdTe utilisés dans les photopiles en couches minces. Il a cependant été mis en évidence que les performances des photopiles utilisant CZTS comme absorbeur souffrent de la présence de phases secondaires dans les couches minces. Ainsi le travail présenté dans cette thèse décrit le dépôt de couches minces de CZTS par un procédé simple et à faible coût appelé Close SpacedVapor Transport(CSVT). Son objectif essentiel est de réaliser un composé CZTS dépourvu de toute phase secondaire en vue d’améliorer les rendements de conversion des cellules photovoltaïques à base de CZTS. Pour cela, le matériau massif a d’abord été synthétisé sous forme de lingot par le refroidissement lent et programmé d’un bain fondu obtenu à partir d'éléments purs. Les caractérisations réalisées sur le massif montrent qu’il s’agit d’un composé monophasé Cu 2 ZnSnS 4 , de composition quasi-stœchiométrique, dans la structure kësterite. Le lingot broyé et mis sous forme de pastille, est utilisé par la suite comme source à évaporer dans un réacteurCSVT utilisant de l’iode comme agent de transport, pour la formation de couches minces CZTS. L'optimisation des paramètres clés de dépôt des couches minces que sont la température du substrat et la pression d'iode a été effectuée. Les résultats d'analyses menées sur les couches de CZTS déposées à des températures de substrat comprises entre 460 à 500 °C, sous des pressions d'iode de 2 Kpa à 4 kPa, ont révélés d’excellentes propriétés physico-chimiques. / The kësterite Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) is a p-type semiconductor material made from abundant and nontoxic chemical elements. These advantages in addition to a direct band gap, with energy between 1.45eV and 1.5 eV, make it an excellent candidate for replacement of Cu(In, Ga)Se 2 and CdTe absorber layers currently used in thin film solar cells. It has although been highlighted that photovoltaic devices based on thin CZTS absorber layers are highly suffering from the presence of secondary phases in the thin films. So the work presented in this thesis describes thin CZTS layers deposition by a simple and low-cost process called Close Spaced Vapor Transport (CSVT). Its main objective is to realize a CZTS compound free of any secondary phase with the aim of improving conversion efficiencies of CZTS thin films based photovoltaic solar cells. For this purpose, the bulk CZTS material was first synthesized in the form of ingot by a slow cooling of a molten stoichiometric mixture of pure elements. Characterizations realized on this bulk material showed that it relates to a single phase, quasi-stoichiometric Cu 2 ZnSnS 4 compound in the kësterite structure. The ingot was milled into powders and pressed to give 1 mm thick pellets. These pellets were therefore used as evaporating sources in a CSVT reactor with iodine as transport agent, for the thin CZTS layers deposition. Optimizations of the key deposition parameters that are substrate temperature and iodine pressure were performed. The Results of the investigations conducted on the CZTS layersdeposited at substrate temperature in the range 460 °C-500 °C, under iodine pressure in the order of 2 kPa to 4 kPa, revealed excellent physico-chemical properties.

Les films minces sont couramment employés pour apporter de nouvelles fonctionnalités au verre plat. Dans une grande gamme de produits industriels pour le bâtiment et l'automobile, l'isolation thermique est améliorée par le dépôt de films nanométriques d'Ag qui sont suffisamment minces pour la transparence optique mais suffisamment épais pour refléter l'infrarouge. Ces revêtements bas-emissifs sont des empilements complexes de films minces qui sont déposés à l'échelle industrielle par pulvérisation cathodique sur les panneaux de verre. Le démouillage ou la délamination peuvent réduire la performance optique et la durabilité du produit en raison de l'adhésion médiocre entre l'Ag et les couches adjacentes. Le film d'Ag est par conséquent pris en sandwich entre des couches texturées {0001} de ZnO qui se trouve être le meilleur candidat pour améliorer la cristallisation et l'adhésion. Des couches dites bloqueurs de métaux de transition tels que le Ti sont également ajoutées à l'interface. Dans ce cadre industriel, cette thèse s'est penchée sur divers aspects fondamentaux des interfaces métaux/ZnO en combinant des approches de science des surfaces sur des monocristaux et des films pulvérisés. Plusieurs stratégies de mesure et systèmes modèles ont été employés pour aborder les questions du contact électrique à l'interface Ag/ZnO, du contrôle de la polarité dans les films pulvérisés de ZnO et de l'évolution de la chimie à une interface enterrée Ti/ZnO lors d'un traitement thermique. / Thin films are a common way to add functionality to flat glass. In a wide range of commercial products for building materials and automotive industry, thermal insulation is improved by the deposition of a continuous nanometric film of Ag which is thin enough to ensure optical transparency but thick enough to reflect infra-red light. The low-emissive coatings consist of complex stacks of thin films deposited at the industrial scale by magnetron sputtering on window-sized glass plates. Dewetting or delamination may impact the performance and lifetime of the product due to a poor adhesion of Ag. Therefore, Ag is sandwiched in between ZnO{0001}-textured films which turned out to be the best candidate to improve Ag crystallization and adhesion. Blocker layers of transition metals, such as titanium, are also added at the interface. In this industrial context, the present thesis focused on several fundamental aspects of metal/ZnO interfaces by combining surface science approaches on single crystals and model sputtered films. Several original measurement strategies and model systems have been employed to tackle the questions of: (i) the Ag/ZnO electrical contact, (ii) the control of the polarity of sputtered ZnO films on amorphous substrates, and (iii) the evolution of the chemistry of buried Ti/ZnO interface during thermal treatment.

Dans cette thèse, la croissance des couches minces de Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) a été optimisée et étudiée systématiquement. Une étude de calibration de la température du substrat à l'aide d'une caméra infrarouge a été effectuée. La mise au point et l'optimisation d'un procédé en 3 étapes sur un nouveau réacteur de co-évaporation a permis la réalisation de cellules solaires avec un rendement de 16,7 % sans couche antireflet. La clé de ce développement a été le contrôle du gradient de Ga. Les inhomogénéités ont été caractérisées par une nouvelle approche basée sur le décapage chimique de l'absorbeur. Des caractérisations ex situ à différentes étapes de la croissance ont révélé l'importance des phases intermédiaires sur les mécanismes de croissance, le gradient de composition en profondeur et la morphologie des couches. L'interface absorbeur/couche tampon a été étudiée en variant la composition en surface du CIGS pour des couches tampons de CdS et Zn(S,O). Il a été montré qu'une adaptation de la composition en surface est favorable pour le remplacement de la couche tampon de CdS par Zn(S,O). Des rendements équivalents ont été obtenus pour ces deux matériaux si ils sont combinés avec la composition da Ga optimale correspondante. Des mesures courant-tension à basse température indiquent une position de la bande de condition plus basse que celle trouvée dans la littérature. Pour une optimisation ultérieure de nos cellules solaires vers et au-delà de 20 % de rendement, trois axes sont proposées : L'optimisation de la finalisation de l'absorbeur, la réduction de l'absorption par la couche tampon et l'incorporation de potassium ayant des effets positifs sur les propriétés du CIGS. / In this thesis the growth of Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin films by co-evaporation has been optimised and studied systematically. Being a key parameter, the substrate temperature has been calibrated with an infrared camera. The set-up and optimisation of a three-stage process at a new co-evaporation reactor has led to cell efficiencies up to 16.7 % without anti-reflection coating. The key for this achievement was the control of the Ga gradient. In depth inhomogeneities have been characterised by a novel method based on chemical etching of the absorber layer. Break-off experiments during the 3-stage process unveiled the importance of precursor and intermediate phases on growth mechanisms, in-depth compositional gradients and film morphology. The absorber/buffer layer interface has been investigated by varying the CIGS surface composition for solar cells both with a CdS and a Zn(O,S)-based buffer layer. It has been shown that an adaptation of the CIGS surface composition is beneficial for the replacement of the CdS by a Zn(O,S) buffer layer. Equivalent efficiencies can be achieved with the two buffer layers if each of them is combined with the corresponding optimal interface Ga composition. Low temperature current-voltage measurements indicate a lower conduction band offset at the CIGS/Zn(O,S) buffer layer as reported in the literature. For the further optimisation of our CIGS devices towards 20 % and beyond three routes are proposed: the optimisation of the absorber layer deposition finalisation, the reduction of detrimental absorption in the buffer layer (larger band gap or thinner buffer) and the incorporation of potassium which has beneficial effects on CIGS.

Ce travail de recherche porte sur la réalisation de dispositifs électroniques spécifiques et originaux (Transistors à effet de champ à microcanaux) dédiés à la détection des espèces chimiques et biochimiques en milieu liquide. Ce dispositif s'appuie sur la technologie des transistors à grille suspendue (SGFET) déjà réalisés à l'IETR, en y apportant une amélioration majeure qui consiste en l'intégration au sein de la structure d'un canal microfluidique. Cette structure, nommée transistor à canal microfluidique intégré, doit permettre de conserver la forte sensibilité de détection du SGFET mais aussi de garantir le passage du liquide testé sous la grille. Cette architecture permet aussi d'augmenter sa robustesse et sa fiabilité tout en ne nécessitant que de très petits volumes de solutions. Des microcanaux avec un bon maintien mécanique ont été réalisés par micro-usinage de surface en utilisant différents matériaux comme couche sacrificielle. Ces canaux ont été intégré dans un FET et leurs accès microfluidiques ont été assurés en réalisant des ouvertures (inlet/outlet) par la face avant. Les tests électriques ont montré un bon fonctionnement de ces capteurs avec une grande sensibilité de mesure du pH mais le passage du liquide est alors majoritairement dû aux phénomènes de capillarité. Une amélioration sur l'architecture de la structure a été faite, en réalisant des ouvertures par la face arrière. Un bon fonctionnement avec une grande sensibilité de mesure de pH ont été présentés. Finalement, une structure hybride contenant une ouverture sur la face avant et une autre sur la face arrière, a été élaborée et les tests d'injection de la solution ont été un succès. / This work presents the achievement of specific and original electronic devices (Field effect transistor with microfluidic channel), dedicated to the detection of chemical and biochemical species in liquid. This device relies on the technologies of suspended gate transistor, developed in IETR, with a major improvement in the structure by adjunction of a microfluidic channel integrated in the structure. This structure named transistor with integrated microfluidic channel must enable to guarantee the flow of liquid under the gate, while keeping the high sensitivity of the SGFET. This architecture also allows increasing its robustness and reliability while requiring only a very small amount of chemicals solutions. Microchannels with good mechanical properties were fabricated by surface micromachining using different materials as a sacrificial layer. These channels have been integrated into a FET and microfluidic accesses (inlet / outlet) were provided by making openings via the front face. Electrical tests showed good functioning of these sensors with high sensitivity of pH measurement. However in this case, liquid flow is mainly achieved by capillarity. An improvement on the architecture of the structure was made with opening on the rear face. A good behaviour with high sensitivity of pH measurement was presented. Finally, a hybrid structure containing one opening access in the front face and one on the rear face was elaborated and the injection of the solution was successful.

Aujourd’hui, le principal facteur limitant le photovoltaïque est le prix élevé du kWh produit par les modules PV. Pour faire face à cette difficulté, les recherches actuelles se concentrent autour de plusieurs leviers et solutions alternatives : la réduction du coût énergétique avec notamment la réduction du coût de la matière première, qui consiste en la diminution de l’épaisseur des wafers de silicium, ou encore l’élaboration de cellules en couches minces de silicium. Ce dernier procédé a pour but de s’affranchir de l’étape de sciage des blocs de silicium, nécessaire pour la réalisation de plaquette photovoltaïque de faible épaisseur. C’est cette dernière approche qui nous a conduits à proposer un procédé d’élaboration de couches minces à l’aide d’un plasma et du chauffage du substrat. Par ailleurs, quel que soit le procédé choisi pour atteindre la cristallinité et la pureté exigées pour le grade solaire, il est nécessaire de disposer de technique analytique multiélémentaire pour contrôler l’évolution de la pureté en fonction des paramètres. La LIBS que nous avons développée au laboratoire offre l’opportunité de répondre à ces attentes : très basses limites de détection tout en permettant un suivi en ligne du silicium à l’état solide ou en fusion. / Today, the main limiting factor of PV is the high price of electricity production by the PV modules. To cope with this difficulty, current researches focus on several ways and alternatives solutions: reducing energy costs including reducing the cost of the raw material, which consists in reducing the thickness of silicon wafers or in the development of cells in thin silicon layers. The latter process is intended to overcome the sawing step of silicon ingots which is necessary for the realization of photovoltaic wafer. It is this very approach that led us to develop a method to prepare thin films by using plasma and heating the substrate. Moreover, whatever the method chosen to achieve the required crystallinity and purity for solar grade, it is necessary to have a multi-elements analytical technique to control the evolution of purity. In our laboratory, we have developed LIBS which can meet these expectations, i-e very low detection limits while allowing online tracking of silicon in solid or liquid state.

L'électronique intégrée connaît des développements importants pour des applications mettant en œuvre des capteurs en couches minces associés à une acquisition et un traitement des données appropriés. Le développement de couches minces qui peuvent être associées à des composants électroniques est un élément clé pour la mise en œuvre de nouveaux dispositifs. Un des objectifs de ma thèse est de montrer la faisabilité de couches minces de composés à base de soufre, par des techniques autres que celles mettant en jeu le vide. Ces techniques simples sont le spray et le dépôt chimique en solution aqueuse.Trois matériaux binaires et à base de soufre m'ont été proposés pour l'élaboration en couches minces par voie aqueuse, ce sont : SnS, à applications photovoltaïques, et MgS et CaS à applications dosimétriques.Le sulfure d'étain est un absorbeur utilisé dans les dispositifs photovoltaïques, connu pour ces propriétés physiques pertinentes pour cette application. Cependant, c'est un piètre conducteur et différents dopages tel que le fer, l'argent et le gallium ainsi qu'un recuit sous atmosphère contrôlé ont été réalisés dans le but d'augmenter la conductivité de ces couches minces. Il s'est avéré par la suite qu'un simple dopage des films minces de SnS n'aboutit pas à la diminution de la résistivité d'où la proposition d'un recuit sous atmosphère contrôlé dans cette étude. L'étude cristallographique révèle une amélioration cristalline avec la coexistence des deux phases pour des températures de recuit croissantes. A une certaine température, un changement de phase est noté. La transformation de phase se produit à des températures de recuit différentes pour les couches minces recuites et avec différents éléments dopants. La partie électrique étudiée par courants thermiquement stimulés montre que les pièges disparaissent pour des températures de recuit croissantes. Ce résultat a été consolidé par une augmentation progressive de l'intensité du courant d'obscurité en fonction de la température de recuit suivie d'un changement notable du processus de conduction. Ce changement observé est attribué à la transition de phase produite lors du recuit.Nous avons ensuite optimisé les paramètres de croissance des films minces de MgS et de CaSO4 à applications dans les mesures dosimétriques. Nous avons réussi par la technique de spray à élaborer des couches minces de MgS. Suivant l'analyse cristallographique et chimique, nous avons conclu à l'existence des deux matériaux : le MgSO4 en une forte proportion et le MgS en une faible proportion. La présence importante du taux d'oxygène dans les couches minces a été expliquée par le fait que la technique de croissance n'est pas sous vide d'une part et d'autre part par la présence de l'oxygène dans les réactifs. L'effet du recuit réalisé sous vide ou sous azote montre que ce matériau n'est pas stable à atmosphère ambiante et que l'élaboration de ce dernier en couches minces nécessite des techniques de fabrication plus performantes et qui mettent en jeu le vide.Par ailleurs, le CaSO4 a été élaboré par la technique de Spray. Du dopage intentionnel a été analysé afin de préciser le comportement de luminescence du matériau. Cependant, comme on a constaté que la luminescence du matériau après dopage est la même que celle du non dopé et ce quelque soit le dopage utilisé, nous pouvons conclure que la luminescence de ce composé est attribuée aux états de défauts intrinsèques.Une étude de la TL a été réalisée sur un échantillon irradié à différentes doses. Il a été noté que le signal de la TL augmente pour des doses d'irradiation croissantes.Ce travail constitue une première étape cruciale vers la maîtrise des propriétés de certaines couches minces incluses dans des dispositifs photovoltaïques et dosimétriques. Les perspectives s'ouvrent vers d'autres matériaux soufrés bien connus en dosimétrie, et pour lesquels le spray pourrait constituer une méthode de fabrication bien adaptée. / This thesis reports the growth of sulfur thin films using low cost techniques other than those involving vacuum. These simple techniques are spray pyrolysis and chemical bath deposition. In this context, it is necessary to control the development of thin films. Various analyzes were performed such as: XRD, SEM, EDS, AFM, spectrophotometry and TSC. All these analyzes allowed us to improve the physical properties of thin films of SnS in photovoltaic application in a first stage and a second stage to optimize the growth parameters of dosimetric thin films.In the first part, we have elaborated tin sulphide thin films using as an absorber material in photovoltaic devices. For this, different doping such as iron, silver, and gallium as well as annealing in a controlled atmosphere have been made in order to increase the conductivity of these thin films. The doping was carried out during the growth process by adding relative concentration of the aqueous solutions containing Fe2+; Ag2+ and Ga2+ ions. It was found later that the doping of SnS thin films does not result in the decrease of resistivity. So,other physical characterizations are in progress to optimize thin films properties and particularly the resistivity by means of an appropriate heat treatment under controlled atmosphere. The XRD patterns show an increase in crystallite size with annealing temperature, correlated with an improvement in surface topography. In addition, annealing at 600°C results in the structural transition from rocksalt to orthorhombic, leading to enhanced conductivity. From TSC measurement, a gradual increase in the current intensity with increasing annealing temperature was observed. A significant change in the electrical conduction regime occurred for the film annealed at 600°C. The TSC intensity increased by 5 decades compared with that of the SnS annealed at 500°C. The SnS thin film had semiconductor electrical behavior, which can be attributed to the structural transition.During the second part of my thesis, we have optimized the growth parameters of dosimetric thin films. For this, we started with the first material the MgS using spray pyrolysis technique. Different growth parameters were varied such as the substrate temperature, the pH of the solution, the nature of the solvent and that of the carrier gas and the concentration of EDTA. Along the crystallographic analysis (XRD) and chemical (EDS), we concluded the existence of two materials: a high proportion of MgSO4 and MgS in a small proportion. The significant presence of oxygen in in thin films was explained by the fact that the growth of such compound needs a vacuum technique. Another reason may be to the presence of oxygen in the reactants. In fact, the presence of the dominant phase magnesium sulfate may be due to the little amount of the rate of the dissociation MgSO4 to release Mg2+ cation through the EDTA complexing. The effect of annealing performed under vacuum and under nitrogen atmosphere show that this material is not stable at ambient atmosphere and the development of the latter requires thin film manufacturing techniques more efficient and which involve vacuum.We then chose to prepare a second dosimeter material is CaSO4 by spray technique. Intentional doping (Sm, Mn or doubly doped such as (Cu, F), (Cu, Mn)) was analyzed to clarify the behavior of luminescence of the material. However, as it was found that the luminescence of the material after doping is the same as that in the case of undoped and whatever the doping used, we can conclude that the luminescence there is given to the states of its own defects -even and which are present in the spray solution. Hence the luminescence of the material is intrinsic. A study of the TL was performed on a sample irradiated at different doses. It was noted that the signal of the TL increases for increasing irradiation doses.