Nous présentons ici une contribution numérique à l'étude de la dynamique des réseaux de vortex soumis à une force d'entraînement dans les supraconducteurs de type II, qui s'inscrit dans la thématique plus générale des systèmes élastiques en milieu désordonné.La compétition entre élasticité et désordre produit dans ce type de système un diagramme de phase particulièrement riche, dont nous explorons quelques régions.On s'intéresse d'abord à un réseau tridimensionnel entraîné à haute vitesse en piégeage colonnaire.L'effet Meissner transverse dynamique est observé à basse température, permettant de prouver l'existence du \emph{verre de Bose en mouvement}.La stabilité de cette phase est montrée dans un large domaine de vitesse et de température, et sa fusion en un liquide de vortex à haute température est étudiée.Dans un second temps, le dépiégeage du réseau est étudié en dimension 2.Deux types de dépiégeage, plastique ou élastique, sont identifiés.Dans le cas plastique, le caractère continu de la transition est montré. Les exposants critiques β et δ caractérisant la dépendance en force et en température de la vitesse sont déterminés à partir d'une analyse en termes de loi d'échelle croisant des résultats à température nulle et à température finie près du seuil de dépiégeage.Des résultats préliminaires semblent montrer que l'on peut appliquer la même démarche au cas élastique. / This dissertation is a numerical contribution to the understanding of the dynamics of driven flux line lattices in type II superconductors, which falls into the field of elastic systems in disordered media.Due to the interplay between elasticity and disorder, such systems exhibit a great variety of phases and transitions, a few of which are studied here.First, we deal with the high velocity behavior of a three dimensional lattice driven over columnar disorder.Dynamical transverse Meissner effect is found at low temperature, providing evidence for the existence of the \emph{moving Bose glass} phase which is shown to be stable in a large range of velocity and temperature. Finally, the melting of the MBoG phase into a vortex liquid at high temperature is studied.In the second part, we study the depinning of a two-dimensional lattice.Two classes of depinning, plastic or elastic, are identified.Combining measurements of the velocity at both zero and nonzero temperature near the depinning threshold and performing a scaling analysis, we show that the transition is continuous in the plastic case and evaluate the critical exponents β and δ characterizing the force and temperature dependances of the velocity.Preliminary results suggest that the same approach could be used in the elastic case.

Dans cette thèse, nous étudions deux systèmes désordonnés du point de vue du de la transition de dépiégeage (depinning). Dans les deux cas, la dynamique est régie par la compétition entre un paysage aléatoire qui tend à induire des fluctuations et des interactions élastiques qui tendent à les limiter. Dans la première partie, nous développons un modèle mésoscopique simplifié qui vise à rendre compte des propriétés génériques de la plasticité des matériaux amorphes. La déformation plastique des matériaux amorphes présente une phénoménologie qui rappelle les propriétés critiques observées au voisinage d'une transition de dépiégeage: émergence d'un seuil critique (ici la contrainte plastique), dynamique d'avalanches, etc. L'interaction élastique à l'oeuvre dans ce modèle de plasticité dérive directement de la solution élastique d'Eshelby associée à la présence d'une inclusion plastique dans une matrice élastique. Nous montrons que cette interaction anisotrope et à longue portée est caractérisée par la présence de modes mous. ces derniers ont un impact dramatique sur la localisation et les fluctuations de déformation plastique qui augmentent de manière diffusive. Cette phénoménologie n'est pas présente dans le dépiégeage tel qu'il est souvent traité, par exemple avec une approche champ moyen. Nous montrons que les bandes de cisaillement sont des modes mous de l'intéraction d'Eshelby et affectent aussi bien la localisation que les propriétés universelles. Par ailleurs, en testant deux cas extrèmes, nous avons trouvé que les détails du paysage désordonné n'ont pas d'impact particulier sur les propriétés universelles. En application de ce travail, nous montrons que le renforcement des matériaux amorphes par des inclusions dures est relié à la percolation des bandes de cisaillement entre les inclusions. Dans la deuxième partie, nous étudions la morphologie d'une ligne de démouillage en recul sur des surfaces inhomogènes. Contrairement aux modèles de dépiégeage standard, nous développons ici une méthode permettant de décrire le régime de grandes déformations de la ligne de contact et le déchirement de la couche. Nous montrons l'existence d'une concentration seuil des inhomogeneités. Au delà de cette concentration, la ligne s'arrête à une distance finie et autour de la concentration critique, présente des propriétés de type critique. / In the present thesis, two disordered systems are investigated from the depinning perspective. In both of them, the dynamics is governed by the competition between elastic interactions and a disordered landscape. In the first part, we use a simplified mesoscopic model to investigate the generic properties of amorphous plasticity. The yielding of amorphous materials shows universal properties similar to the depinning transition. As such, it is often described by mean field approaches. Here we show that the soft modes present in the interaction kernel (based on the Eshelby solution for a plastic inclusion in an elastic matrix) have a dramatic impact on localization and result in diffusively increasing plastic strain fluctuations. This additional phenomenology is absent in standard depinning and, despite its important consequences, is disregarded in mean field descriptions. We show that shear bands are soft modes of the Eshelby interaction kernel and, besides localization, they affect the universal properties as well. At the same time, we found by testing two extreme cases that the form of the disordered landscape has no considerable impact on the universal properties. As an application, we show that the reinforcement of amorphous materials by hard inclusions is related to the percolation of shear bands in between the inclusions. In the second part of the thesis, we study the morphology of a receding dewetting line on inhomogeneous surfaces. Unlike in standard depinning models, here we developed a method suitable to describe the large deformation regime of the contact line and tearing up of the layer. We show the existence of a threshold concentration of inhomogeneities. Above this concentration the line stops within at finite distance, and around the critical concentration it features critical-like properties.

Nous avons étudié la rugosité et la dynamique de la ligne de contact d'un liquide visqueux sur un substrat désordonné. Sur des substrats présentant un désordre contrôlé avec une échelle caractéristique de 10 µm, nous avons trouvé que la rugosité de la ligne de contact ne dépend ni de la vitesse de la ligne, ni de la viscosité du liquide. L'exposant de rugosité zeta mesuré vaut 0,52±0,04, en désaccord avec les prédictions théoriques (zeta = 0,39). Nous avons donc testé les hypothèses du modèle. Une étude précise du mouvement de la ligne confirme l'hypothèse d'un mouvement quasi statique. En revanche, la dissipation n'est pas de type visqueux. Une simulation réaliste du problème montre que la non-linéarité en vitesse de la dissipation n'expliquent pas la valeur mesurée de zeta. Expérience et simulation montrent que la dynamique au voisinage du seuil de dépiégeage est contrôlée essentiellement par la dissipation à l'échelle microscopique, qui n'est pas universelle.

Dans ce travail, nous aborderons la problématique du dépiégeage et de la dynamique des vortex (élastiques ou plastiques) en présence de centres d’ancrage (0D ou 1D). Les résultats, discutés ici, ont été obtenus par des mesures de magnétotransport . L’effet des interactions vortex-vortex sur la dynamique au voisinage du seuil de dépiégeage a été étudié pour des microponts monocristallins de Bi-2212 bruts de tirage (défauts ponctuels) ou irradiés aux ions lourds de haute énergie parallèlement à l’axe cristallographique (défauts colonnaires ou DC). Les mesures ont été effectuées à basse température (5 K) et au voisinage de en fonction du champ magnétique .A 5 K, nos résultats mettent en évidence un effet de pic à ainsi qu’un phénomène d’hystérésis dans la dépendance en de attribués à un changement de mécanisme de dépiégeage et de dynamique. La dépendance en des courbes a également permis la mise en évidence d’un ou plusieurs pics dans la dépendance en B de la résistance dynamique . De plus, la loi de type a pu être vérifiée. L’exposant critique obtenu varie suivant que est inférieur ou supérieur à ; et ce, que les microponts soient ou non irradiés. Les différentes valeurs de sont expliquées par les différents types de désancrage mis en jeu.Au voisinage de , nos résultats montrent un dépiégeage successif des vortex (vortex interstitiels puis vortex localisés sur les DC). Les courbes obéissent à une loi de type . Les différentes valeurs de obtenues sont discutées en fonction de la dimensionnalité des vortex (2D ou 3D). Finalement, l’effet de l’application d’une composante perpendiculaire sur la délocalisation des vortex a été étudié à basse et à haute température. Nos résultats montrent clairement l’existence de un ou plusieurs angles critiques de délocalisation. / In this work, we deal with depinning and dynamics of vortices (plastic or elastic) with or without pinning centers (0D or 1D). Results were obtained using measurements.Effects of votex-vortex interactions in the vicinity of have been studied for single crystal microbridge of Bi-2212 unirradiated and irradiated with heavy ions parallel to the cristallographic axis (columnar defects or CD). measuremants have been made at low temperature (5 K) and in the vicinity of at different magnetic field .At 5 K, our results show a peak effect at and a hystheresis phenomena for the dependence of which have been attributed to a change in the depinning mechanism and dynamics. The dependence of curves also reveals the presence of one ore more peaks in the dependence of the dynamical resistance . More, the typical law has been verified. The obtained critical exponent varies for lower or higher than for both irradiated and unirradiated samples. The different values are explained by the different depinning mechanisms.In the vicinity of , our results show a two steps depinning mechanism (interstitial vortex and, after, ones which are lodalized on CD). curves obey almost the same law as at low temperature : . The different obtained values are discussed in the framework of the vortex dimensionality (2D or 3D).Finally, the effect of the application of a perpendicular magnetic field component on the vortex delocalization has been studied at both low and high temperature. Our results clearly show the existence of one or more critical angle for the delocalization process.

Afin de permettre de développer un modèle de mémoire non-volatile basée sur le transistor à nanotube de carbone à commande optique qui est utilisée dans des circuits électroniques neuromorphiques, il est nécessaire de comprendre les physiques électroniques et optoélectroniques des nanotubes de carbone, en particulier l'origine de l'effet mémoire que présente ces transistors. C'est dans ce contexte général que cette thèse s'intègre. Le travail est mené sur trois plans : * Caractériser électriquement et optoélectroniquement des structures de test des CNTFETs et des OG-CNTFETs. * Développer un modèle compact pour les contacts Schottky dans les transistors à nanotube de carbone de la façon auto-cohérente basé sur le diamètre et la nature du métal d'électrode en utilisant la méthode de la barrière effective avec les paramètres nécessaires calibrés. * Modéliser l'OG-CNTFET selon les régimes de fonctionnement, lecture, écriture, effacement ou programmation pour application à une mémoire non-volatile en intégrant le mécanisme de piégeage et dépiégeage à l'interface polymère/oxyde.

Les travaux de recherche exposés dans ce mémoire concernent principalement l'étude des phénomènes de génération, de transport et de piégeage des charges électriques dans les isolants, ainsi que leur influence sur les propriétés (frottement, adhésion, tenue au claquage...) de ces matériaux. Le but est d'accéder à la compréhension des mécanismes d'apparition, de propagation, de stockage et de déstockage des charges dans des matériaux divers, par l'intermédiaire d'une méthode de caractérisation originale, "la méthode miroir", par son couplage avec d'autres appareillages (machine à force de surface...) et en développant les modèles ou outils de simulations appropriés

L'objectif de cette thèse est d'étudier la fiabilité et la cyclabilité des jonctions Tunnel magnétique pour mieux comprendre les mécanismes de dégradation et de claquage de la barrière. Une étude de l'endurance de la barrière MgO jusqu'au claquage électrique est présentée. Les échantillons ont été testés sous un mode impulsionnel. Par l'étude de l'effet de retard entre des impulsions successives, une durée de vie optimale des JTM est observée pour une valeur intermédiaire de retard entre les impulsions correspondant à un compromis optimal entre la densité moyenne de charge piégée dans la barrière et la modulation temporelle de charge. En outre, un modèle de piégeage / dépiégeage de charge a été développé qui appuie cette interprétation. L'étude souligne le rôle des pièges de charges dans le mécanisme de claquage de la barrière tunnel. Elle montre aussi que l'endurance extrêmement longue pourrait être obtenue en réduisant la densité des sites de piégeage d'électrons dans la barrière tunnel. Puis, une étude de l'endurance et le bruit basse fréquence a été dans les jonctionS CoFeB/MgO/CoFeB pour STT-MRAM ou TA-MRAM. Une corrélation a été observée et expliquée par la présence de sites de piégeage d'électrons dans la barrière de MgO et le rôle des phénomènes de charge/ décharge à la fois dans la fiabilité et la puissance du bruit en 1 / f électrique. Ces résultats prouvent que le test du bruit basse fréquence peut être utilisé comme une caractérisation prédictive de l'endurance. Enfin, en perspectives, des mesures complémentaires en été proposées pour développer plus le modèle de charge/décharge, une optimisation de la barrière pourrait ainsi être réaliser pour réduire le nombre des pièges de charge au sein de la barrière et par conséquent améliorer la fiabilité des jonctions Tunnel.

Afin de permettre de développer un modèle de mémoire non-volatile basée sur le transistor à nanotube de carbone à commande optique qui est utilisée dans des circuits électroniques neuromorphiques, il est nécessaire de comprendre les physiques électroniques et optoélectroniques des nanotubes de carbone, en particulier l’origine de l'effet mémoire que présente ces transistors. C’est dans ce contexte général que cette thèse s'intègre. Le travail est mené sur trois plans :• Caractériser électriquement et optoélectroniquement des structures de test des CNTFETs et des OG-CNTFETs.• Développer un modèle compact pour les contacts Schottky dans les transistors à nanotube de carbone de la façon auto-cohérente basé sur le diamètre et la nature du métal d’électrode en utilisant la méthode de la barrière effective avec les paramètres nécessaires calibrés.• Modéliser l'OG-CNTFET selon les régimes de fonctionnement, lecture, écriture, effacement ou programmation pour application à une mémoire non-volatile en intégrant le mécanisme de piégeage et dépiégeage à l’interface polymère/oxyde. / This PhD thesis presents a computationally efficient physics-based compact model for optically-gated carbon nanotube field effect transistors (OG-CNTFETs), especially in the non-volatile memory application. This model includes memory operations such as “read”, “write”, “erase” or “program”, and “reset” which are modeled using trapping and detrapping mechanisms at the polymer/oxide interface. The relaxation of the memory state is taken into account. Furthermore, the self-consistent modeling of Schottky barriers at contacts between the carbon nanotube channel and metal electrodes is integrated in this model applying the effective Schottky barrier method. The Schottky contact model can be included in CNTFET based devices for a typical biasing range of carbon nanotube transistors. This compact model is validated by the good agreement between simulation results and experimental data (I-V characteristics). In the non-volatile memory application, this model can fully reproduce device behaviors in transient simulations. A prediction study of the key technological parameter, the CNT diameter variety is established to expect its impact on the transistor performance, and more importantly, on the memory operation. In the other hand, this thesis presents a preliminary electric characterization (I-V) of CNTFETs and OG-CNTFETs for the device modeling database. A preliminary optoelectronic characterization method is proposed.

L'objectif de cette thèse est d'étudier la fiabilité et la cyclabilité des jonctions Tunnel magnétique pour mieux comprendre les mécanismes de dégradation et de claquage de la barrière. Une étude de l'endurance de la barrière MgO jusqu'au claquage électrique est présentée. Les échantillons ont été testés sous un mode impulsionnel. Par l'étude de l'effet de retard entre des impulsions successives, une durée de vie optimale des JTM est observée pour une valeur intermédiaire de retard entre les impulsions correspondant à un compromis optimal entre la densité moyenne de charge piégée dans la barrière et la modulation temporelle de charge. En outre, un modèle de piégeage / dépiégeage de charge a été développé qui appuie cette interprétation. L'étude souligne le rôle des pièges de charges dans le mécanisme de claquage de la barrière tunnel. Elle montre aussi que l'endurance extrêmement longue pourrait être obtenue en réduisant la densité des sites de piégeage d'électrons dans la barrière tunnel. Puis, une étude de l'endurance et le bruit basse fréquence a été dans les jonctionS CoFeB/MgO/CoFeB pour STT-MRAM ou TA-MRAM. Une corrélation a été observée et expliquée par la présence de sites de piégeage d'électrons dans la barrière de MgO et le rôle des phénomènes de charge/ décharge à la fois dans la fiabilité et la puissance du bruit en 1 / f électrique. Ces résultats prouvent que le test du bruit basse fréquence peut être utilisé comme une caractérisation prédictive de l'endurance. Enfin, en perspectives, des mesures complémentaires en été proposées pour développer plus le modèle de charge/décharge, une optimisation de la barrière pourrait ainsi être réaliser pour réduire le nombre des pièges de charge au sein de la barrière et par conséquent améliorer la fiabilité des jonctions Tunnel. / The thesis objective is to study the Magnetic Tunnel Junction reliability and cyclability to more understand the barrier breakdown mechanisms. An investigation of barrier endurance till electrical breakdown in MgO-based magnetic tunnel junctions (MTJs) is presented. Samples were tested under pulsed electrical stress. By studying the effect of delay between successive pulses, an optimum endurance of MTJs is observed for an intermediate value of delay between pulses corresponding to an optimum trade-off between the average density of charge trapped in the barrier and the amplitude of its time-modulation at each voltage pulse. Furthermore, a charge trapping/detrapping model was developed which support this interpretation. The study emphasizes the role of electron trapping/detrapping mechanisms on the tunnel barrier reliability. It also shows that extremely long endurance could be obtained in MTJs by reducing the density of electron trapping sites in the tunnel barrier. Then the write endurance and the 1/f noise of electrical origin were characterized in CoFeB/MgO/CoFeB MTJ for STT-MRAM or TA-MRAM. A correlation was observed and explained by the presence of electron trapping sites in the MgO barrier and the role of electron trapping/detrapping phenomena in both the MTJ reliability and its 1/f electrical noise power. These results suggest that 1/f noise could be used as a predictive characterization of the MTJ endurance. Finally, as thesis perspectives, some complement measurements were proposed to further investigate this model and an optimization of MgO barrier which could be carried out to reduce the density of these trapping sites was presented to ameliorate the MTJs reliability.

Cette thèse se consacre à l'étude du modèle de dénaturation de l'ADN introduit par Poland et Scheraga dans les années soixante. Les modèles de dépiégeage en milieu aléatoire, avec lesquels la correspondance a été établie, sont également traités. Dans le cas où les interactions entre le système et l’environnement sont homogènes, le problème a été résolu : selon la valeur d'un paramètre géométrique, une transition de phase d'ordre un ou deux se produit. En revanche, lorsque les interactions sont prises aléatoires (on parle d'un système en présence de désordre), nous ne connaissons ni le point critique, ni l'ordre de la transition en régime defort désordre. Pour simplifier le problème, de nombreux auteurs font usage d'une représentation hiérarchique grâce à laquelle une renormalisation exacte de la fonction de partition peut être écrite. Mais à nouveau, la question du point critique et de l'ordre de la transition n'a pas été résolue. Nous avons introduit un nouveau système (Toymodel) plus simple que la version hiérarchique en changeant la forme de la renormalisation. Le problème, ainsi posé, permet de mettre en évidence une famille de distributions qui ne varient presque pas lors d'une renormalisation, avec lesquelles nous avons pu dériver des équations du type Berezinskii-Kosterlitz- Thouless. Aussi, en présence de désordre, la transition de phase n'admet pas de point fixe critique. Ces deux éléments, en accord avec nos résultats numériques, nous poussent à croire que nous sommes en présence d'une transition de phase d'ordre infini. La seconde partie de la thèse rapporte un travail sur le processus simple d'exclusion symétrique, qui est l'un des modèles les plus simples de physique statistique hors d'équilibre pour lequel un état stationnaire est connu. La fonction de grandes déviations a été calculée dans le passé par les approches microscopiques et macroscopiques et ici, nous en avons calculé la première correction de taille finie. Le résultat a ensuite été comparé aux corrections similaires pour des systèmes à l'équilibre. / This thesis is a study of a DNA denaturation model, introduced by Poland and Scheraga during the 1960s. The depinning models with random environment, with which the similarity has been made, are also concerned. If the interactions between the system and the environment are homogeneous, the problem has been solved: depending on the value of a geometrical parameter, a first or a second order phase transition happens. On the other hand, when the interactions are random, we know neither the critical point nor the phase transition order in the case of strong disorder. In order to simplify the problem, some authors have used a hierarchical representation through which an exact renormalization can be written. Despite this simplification, the critical point and the transition order have not been found. By changing the renormalization relation, we introduced a Toy-model which is simpler than the hierarchical version. The new problem leaded us to a family of distributions, which stay almost the same under renormalization, and allow us to derive the Berezinskii-Kosterlitz- Thouless equations. Also, with strong disorder, the phase transition does not have a critical fixed point. These two elements, according to our numerical results, predict that the order transition is infinite. The second part of this thesis reports on a work about the simple symmetric exclusion process, which is one of the simplest out of equilibrium models for which a stationary state is known. The large deviation function has been calculated in the past through microscopic and macroscopic approaches. Here, we calculated the leading finite-size correction. Then the result has been compared to similar corrections for equilibrium systems.