Dans le domaine de l'imagerie infrarouge, on distingue deux types de technologies : les détecteurs refroidis, coûteux et très performants, et les détecteurs thermiques, bas coût et moins encombrants. Dans les deux cas le système optique associé au détecteur représente une part importante du coût total du fait de la production unitaire de lentilles et du besoin en une résolution de plus en plus importante pour suivre la diminution du pas pixel et l'augmentation du format des détecteurs. Dès lors il est intéressant d'explorer des solutions pour diminuer le coût et l'encombrement du système optique tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques. Dans ce contexte, ce travail de thèse s'intéresse à l'utilisation d'optiques sub-lambda ou métasurfaces optiques en matériau diélectrique au sein de systèmes d'imagerie infrarouge. De telles optiques sont peu encombrantes et fabriquées par des moyens issus de l'industrie de la microélectronique ce qui permet d'envisager une fabrication collective donc une diminution des coûts. Ces objets sont obtenus en structurant un substrat plan avec des motifs de taille inférieure à la longueur d'onde. La géométrie de ces motifs, dans des matériaux à forts indices de réfraction et transparents dans l'infrarouge comme le silicium, permettent de modifier les propriétés d'une onde optique : sa polarisation, sa phase, sa dispersion et la transmission. Cependant il est complexe de contrôler tout ces paramètres tout en prenant compte des limites technologiques des outils de fabrication. Ce travail s'est donc orienté vers la conception de systèmes optiques mêlant lentilles réfractives et lames sub-lambda de correction de front d'onde. Pour ce faire nous avons (i) développé un outil de simulation mêlant calculs électromagnétiques par la méthode RCWA, pour rendre compte du comportement d'une optique sub-lambda, et conception optique pour la partie réfractive. Nos optiques sub-lambda ont dès lors des dimensions millimétriques à centimétriques pour être couplées à des lentilles réfractives au sein de systèmes d'imagerie, et notre méthode permet de simuler efficacement de tels systèmes optiques. Dans un second temps nous avons (ii) développé des procédés de fabrication de prototypes d'optiques sub-lambda, notamment pour la correction d'aberration sphérique dans le LWIR (bande 8-14µm de longueur d'onde). (iii) Enfin la caractérisation de nos systèmes optiques a permis de valider notre modèle et de démontrer une forte amélioration de la FTM d'un système optique aberrant associé à une lame sub-lambda de correction de front d'onde (FTM multipliée par 3 à 25 cycles par millimètre). Nos derniers résultats montrent une amélioration sur une bande 8-12µm de nos systèmes optiques et ouvrent la voie vers la conception d'optiques sub-lambda large bande au sein de systèmes d'imagerie infrarouge. / In the field of infrared imaging, there are two main types of detectors : cooled detectors, with great sensitivity but expensive, and uncooled detectors, exhibiting precise temperature measurement at moderate cost. In both technologies, the optical systems associated with the detectors represent an important part of the overall cost because of the unitary fabrication process of infrared lenses and the need of more resolved imaging system to follow the shrinkage of the pixel and the increasing array format. Thus, it is important to search for cost effective and low footprint optical solutions exhibiting a high level of performance for infrared imaging systems. In this thesis work we study how dielectric subwavelength structures, or metasurfaces, can adress these issues in infrared systems. Such devices can be made using microelectronics based collective fabrication process, which are cost effective compared to molded infrared optics. Subwavelength optics can be made with silicon, which is transparent in long wave infrared (LWIR) imaging and exhibiting a high refractive index. By designing the geometry of resonators with subwavelength dimensions, one can control light properties like its polarization, phase, transmission and dispersion. However as it is challenging to control all those parameters, even more with fabrication process limitations, we first propose to mix refractive lenses with subwavelength phase blades which correct wavefront errors. (i) We first developed a time effective simulation method mixing electromagnetic calculations with RCWA, for the subwavelength part of the optical system, and classical optical design for the refractive optics. It is worth noting that our subwavelength optics have millimetric to centimetric dimensions to be coupled with refractive lenses, and our method allows us to simulate the overall system. (ii) Then we developed the fabrication process for prototyping subwavelength optics, mainly for spherical aberration correction in LWIR imaging systems. (iii) Finally, we conducted optical characterisations of our systems to validate our model. Our subwavelength optics show an important improvement of the MTF (more than 3 times better at 25 cycles per millimeter) of an optical infrared system by correcting its spherical aberration. Our last results show a improvement of the image quality on a large bandwith (8-12µm) paving the way to large bandwidth subwavelength optics in infrared imaging systems.

Encontrou-se que a relaxação dielétrica dos dipolos impureza-vacância em KI dopado com pequenas quantidades de KCl é extremamente diferente da relaxação dielétrica na matriz KI não contendo íons Cl-. Os novos picos de relaxação, atribuídos à presença do Cl- na vizinhança imediata do íon divalente, tem um tempo de relaxação 103 vezes menor que o normal na temperatura ambiente. Foi proposto um modelo para o aprisionamento dos íons divalentes pelo Cl- e estudado a influência dos raios atômicos do divalente e do anion estranho neste processo de aprisionamento. / The dielectric relaxation due to I-V dipoles in KI doped with small amounts of KCl was found to be strongly different than in KI crystals not containing Cl-ions. The new relaxation peak attributed to the presence of the Cl- in the close neighborhood of the divalent ion has a relax¬ation time 103 greater than the normal one. A model for the trapping of the divalent ions by the Cl- is proposed. The influence of atomic radius of the divalent and the impurity anion is discussed.

Neste trabalho pós de CaCu3Ti4O12 foram preparados por reação em estado sólido e por técnicas de solução: complexação de cátions e coprecipitação dos oxalatos. Foram realizados estudos de formação de fase, densificação e propriedades dielétricas das cerâmicas sinterizadas. Para efeito comparativo, ta is propriedades foram determinadas em amostras puras e contendo dissilicato de lítio (LSO) e fluoreto de lítio (LiF) como aditivos de sinterização. O principal objetivo foi verificar o efeito do uso dos diferentes aditivos de sinterização na microestrutura, densificação e propriedades dielétricas do CCTO. Os principais resultados revelaram que pós preparados por técnicas de solução apresentam fase única após calcinação em condições selecionadas. Foi verificado que os aditivos influenciam na densificação, possibilitando obter cerâmicas com 95% da densidade teórica do CCTO a 1025°C. As amostras preparadas por diferentes técnicas apresentam propriedades similares, com exceção das características microestruturais. A permissividade elétrica determinada à temperatura ambiente é da ordem de 104 independentemente do método de síntese. As menores perdas dielétricas foram obtidas para amostras contendo LiF como aditivo de sinterização. / In this work the effects of the method of synthesis and sintering additives on the microstructure and dielectric properties of CCTO were investigated. Powder mixtures were prepared by the cation complexation and coprecipitation methods, and by mixing of the starting oxides, for comparison purposes. Lithium dissilicate (LSO) and lithium fluoride (LiF) were used as sintering aids. The main results revealed that powders prepared by solution techniques have single phase after calcination at selected conditions. The additives were found to influence the densification allowing for obtaining high relative density (≥ 95%) at 1025ºC. Specimens prepared by different methods show similar properties except on microstructure features. The electric permittivity is of the order of 104 for all investigated specimens independent on the method of synthesis. The dielectric loss is found to be lower for specimens prepared with LiF as sintering aid.

Neste trabalho estudamos defeitos pontuais em cristais de NaCl + NaF contendo diversos íons divalentes e em especial o íon Pb++. As técnicas usadas foram as de I.T.C. e absorção ótica. Identificamos três novos defeitos e novos agregados de Pb++. Um modelo microscópico para os defeitos observados foi proposto. Dois dos novos picos de I.T.C. são identificados como relaxação do mesmo defeito constituído do íon divalente e um íon F- em sua proximidade. Pela primeira vez observou-se a conversão da relaxação dielétrica de um íon divalente isolado para a de uma posição perturbada. Os íons F- funcionam como armadilhas eficientes para a difusão do íon Pb++. O efeito do raio iônico sobre a relaxação desses defeitos foi observado e discutido. Atribuiu-se tentativamente a um par de vacâncias ao pico de I.T.C. de mais baixa temperatura / This work report results on the study of point defects in NaCl + NaF single crystals doped with several divalent ions and with more details for Pb++ ions. I.T.C. and u.v. spectroscopy were the used techniques. Three new relaxation peaks were found as well as large aggregates of Pb++ and F- ions. A microscopic model for the observed defects is proposed. Two of the new I.T.C. peaks called B and C, are identified as dielectrics relaxation of one defect - its transverse and the longitudinal relaxation modes. This defect is made of one divalent ion one F anion as its close neighbor and one vacancy. For the first time it was observed the conversion of a Pb++ ion from a normal to a perturbed lattice site. The F anions are efficient traps for divalent ion diffusion. The effect of divalent ion radius on the dielectric relaxation of these perturbed defects was observed and discussed. The lower temperature peak is tentatively attributed to relaxation of a divacancy - a pair of positive and negative vacancy bound together

Este trabalho trata de estudos realizados sobre o comportamento das fronteiras dos domínios magnéticos em mono-cristais de (Mn - Zn) Fe2 03 como também das propriedades elásticas de defeitos puntuais em mono-cristais de NaCl: NaF: M++ . Foram aplicadas técnicas do oscilador composto de Marx com controlador automático de velocidade e atenuação ultrassônica, a técnica do pulso-eco ultrassônico e corrente termo-estimulada (I.T.C.) com pressão uniaxial. Para os cristais de NaCl: NaF: M++ , determinamos a simetria e os parâmetros de relaxação que provocam os picos de ITC chamados de B e C. Foi mostrado que o pico C é devido a relaxação de uma vacância entre as posições nn em torno do eixo que passa pelos íons F- M++ , enquanto o pico B é uma relaxação envolvendo uma transição da vacância entre as posições nn e nnn. Para as ferrites as fronteiras dos domínios magnéticos comportam-se elasticamente como dislocações, mostrando uma atenuação ultrassônica que á dependente da amplitude do campo elástico / This work is concerned with the behavior of magnetic domain walls of (Mn - Zn) Fe2O3 single crystals, as well as, with elastic properties of point defects in NaCl: NaF: M++ single crystals. The measurements were carried out using the following experimental techniques: pulse-echo, ITC under uniaxial stress and composite oscillator of the Marx type with automatic control of velocity. For the NaCl: NaF: M ++ crystals the symmetry of the defect that gives rise to ITC peaks B and C was determined, as well as its relaxation parameters. It was shown that peak C is due to vacancy relaxation between nn positions around the axis M++F- ions while peak B is a relaxation involving between the nn and nnn vacancy positions. For the ferrites the magnetic domain walls behave elastically as dislocations therefore having an ultrassonic attenuation that is amplitude dependent on the elastic field

Analisa-se no presente trabalho o problema das medidas de relaxação dielétrica a U.B.F. (Ultra Baixa Frequência). Propõe-se um modelo de ponte para tais medidas capaz de varrer o intervalo 10-3 Hz-10Hz, baseada na medida de fase conforme a discussão original de Van Turnhout e colaboradores. Analisa-se também os principais problemas experimentais com tal equipamento de U.B.F. e descreve-se a sua construção e funcionamento. Analisa-se também o modelo teórico de correlação entre medidas de U.B.F. e descarga de eletreto com correntes termo-estimulado. Em particular calculamos uma correção para a expressão integral dado por Van Turnhout e colaboradores que leva em conta a influência da energia de ativação na correlação entre as duas técnicas. Tal conversão é significante para valores da energia de ativação menor que 0,5eV e que ocorrem experimentalmente com frequência / In the present work we investigate the problem of U.L.F. (Ultra Low Frequency) dielectric relaxation. An experimental model is proposed for a bridge covering the range of 10-3Hz-10Hz, based on phase shift measurements originally proposed by Van Turhout and collaborators. We also analyze the main experimental problems with such U.L. F. measurements and describe its construction and performance. We have also investigated the theoretical correlation between U.L.F. dielectric relaxation and electret thermal stimulated currents. We calculate in particular, a correction for the integral expression given by Turnhout and collaborators that takes into account the value of the activation energy in the relation between the two techniques. The correction is important for values of the activation energy below 0,5eV, which occur frequently in dielectric relaxation processes

No presente trabalho descreve-se: a determinação da permitividade dielétrica complexa através de medidas de fase; a aplicação de técnicas de correlação e análise em séries de Fourier, para a determinação da fase, amplitude, qualidade e deformação do sinal atrasado; os circuitos eletrônicos do medidor de fase e do oscilador de U.B.F. programável; a programação desenvolvida em FORTRAN IV e MACRO-ASSEMBLER para o computador PDP 11/45, utilizado para operar o medidor de fase e o oscilador de U.B.F. / In the present work we describe: the determination of the complex dielectric permittivity by phase shift measurements; the application of correlation and Fourier series analyses to determine the phase shift, amplitude, quality and deformation of the shifted signal; the designed electronic hardware of the phase meter and programmb1e ultra-low frequency oscillator; the developed software written in FORTRAN IV and MACRO- ASSEMBLER for PDP 11/45, to operate the phase meter

Encontrou-se que a relaxação dielétrica dos dipolos impureza-vacância em KI dopado com pequenas quantidades de KCl é extremamente diferente da relaxação dielétrica na matriz KI não contendo íons Cl&#8254.Os novos picos de relaxação, atribuídos à presença do Cl&#8254 na vizinhança imediata do íon divalente, tem um tempo de relaxação 103 vezes menor que o normal na temperatura ambiente.Foi proposto um modelo para o aprisionamento dos íons divalentes pelo Cl&#8254 e estudado a influência dos raios atômicos do divalente e do anion estranho neste processo de aprisionamento. / The dielectric relaxation due to I-V dipoles in KI doped with small amounts of KCl was found to be strongly different than in KI crystals not containing Cl&#8254.The new relaxation peak attributed to the presence of the Cl&#8254 in the close neighborhood of the divalent ion has a relax¬ation time 103 greater than the normal one.A model for the trapping of the divalent ions by the Cl&#8254 is proposed. The influence of atomic radius of the divalent and the impurity anion is discussed.

Neste trabalho reportamos numerosas medidas de correntes devido á condutividade induzida por raios-x, durante e após a irradiação em amostras de filme de PVF2. Uma série de paramêtros de medidas foram variados, tais como: o campo elétrico, a taxa de radiação, o tipo de eletrodo, as condições atmosféricas das medidas e a espessura das atmosferas. Foram também feitas medidas de correntes de cargas e descarga de Absorção Dielétrica em ar úmido, em ar seco, em argônio e no vácuo. Curvas de correntes termo-estimuladas em amostras irradiadas e não-irradiadas permitiram verificar a presença de armadilhas no material, e também obter parâmetros dessas armadilhas. Finalmente desenvolveu-se modelo teórico e calculou-se curvas características para as correntes induzidas que concordaram com as curvas experimentais. O ajuste das curvas permitiu a determinação de valores numéricos para parâmetros de material. / We measured the radiation induced conductivity (RIC), prompt and delayed, in PVDF films under varied conditions, such as: electric fields, dose rate, electrode material, atmospheric environment and sample thickness. Polarization and depolarization absorption currents were also measured in dry and wet air, in argon and vacuum. Thermostimulated current measurements were carried out in irradiate samples showing that excited charges maybe captured by traps. Analysis of these currents led to the evaluation of the trap parameters. A model was developed in order interpret the transient RIC, assuming trapping, detrapping, recombination centers and also taking into account the extraction time.

Materiais dielétricos para operação em microondas constituem um ponto importante para usos em sistemas de comunicação móvel/via satélite, incluindo sistemas de monitoramento terrestres, internet/telefonia para celulares, internet das coisas, além do interesse militar para elaboração de radares. Avanços importantes nesse setor tecnológico só foram outorgados, graças ao emprego ostensivo de ressoadores dielétricos (RDs). Esses dispositivos constituem cerâmicas óxidas com baixa perda dielétrica em microondas, com demanda para sua miniaturização. O sistema deverá possuir alta constante dielétrica nesse intervalo e o dispositivo deve ser termicamente estável, ou seja, suas propriedades dielétricas não se alterarão com a temperatura. A busca por materiais de alto desempenho resultou na descoberta das perovskitas ordenadas 1:1 e 1:2, com estequiometria A2BBO6 e A3BB2O9, respectivamente. Tais sistemas ordenam o sítio B, da perovskita ABO3, gerando o empilhamento dos planos cristalinos com B e B, intercalados e na direção [1 1 1]c. Os resultados da literatura mostram que o ordenamento possui papel fundamental na obtenção de ressoadores de baixa perda dielétrica. Ademais, poucos estudos reportam as propriedades dos sistemas contendo os cátions Ca e Nb, no sítio B. Portanto, essa tese dedicou-se à investigação das propriedades dielétricas do sistema Ba3CaNb2O9 e, posteriormente, a modificação desse com a substituição dos cátions Ba2+ por Sr2+ e La3+. As amostras foram preparadas pelo método de reação do estado sólido e, posteriormente, caracterizadas pela difração de raios X, espalhamento Raman, espectroscopia de impedância e desempenho em microondas, além de técnicas complementares como análise térmica, densidade por imersão e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados demonstraram a coexistência dos domínios 1:1 e 1:2 no sistema Ba3CaNb2O9, sendo possível manipulá-los mediante condições da sinterização. Microestruturalmente, esses domínios são regiões no cristalito com diferentes ordens catiônicas e, assim, com propriedades cristalográficas e vibracionais diferentes. Pela impedância, notou-se que o ressoador Ba3CaNb2O9 tende a conduzir mais quando possui uma tendência para o domínio 1:1. Tal resultado foi confirmado em microondas, onde a redução da perda dielétrica foi correlacionada à diminuição do domínio 1:1 na estrutura cristalina dos ressoadores. Na solução sólida com Sr2+, uma transição da fase trigonal D3d3 para monoclínica C2h3 foi detectada nos pós-calcinados, sendo oriunda das inclinações octaédricas do sistema de Glazer a0b-b-. As cerâmicas desse sistema foram sinterizadas a 1500 °C por 26 h, cujo resultado ilustrou uma tendência à ordem 1:1 para x ≥ 0,30. No sistema com La3+, observou-se, além da coexistência, os monodomínios 1:1 e 1:2. O sistema com monodomínios 1:1, BaLaCaNbO6 (y = 0,50), evidenciou uma distorção monoclínica intrínseca. Esta distorção foi associada às inclinações octaédricas do sistema de Glazer a0b-b-, reduzindo a simetria da fase cúbica Oh5 para monoclínica C2h3. Por fim, o desempenho como ressoador dielétrico dos sistemas BaLaCaNbO6 e Ba3CaNb2O9 foi avaliado. O primeiro sistema mostrou os seguintes valores: permissividade relativa εg ∼ 26, Qu × fR ∼ 10.506 GHz e coeficiente τf ∼ -55 ppm.K-1. O segundo sistema revelou os dados: permissividade εg ∼ 43, Qu × fR ∼ 15.752 GHz e o coeficiente τf ∼ 278 ppm.K-1. / Dielectric materials for microwave applications play an important role in mobile and satellite communication systems, including terrestrial monitoring, internet/mobile devices, internet of things, as well as the military uses as the radar developments. Advances in this technological field were only possible due to the ostensive use of dielectric resonators (DRs). These devices constitute oxide ceramics with a low dielectric loss in microwave frequency. The system must have high dielectric constant and such a device must be thermally stable. The search for highperformance materials granted the discovery of 1:1 and 1:2 ordered perovskites, with general formula A2BBO6 and A3BB2O9, respectively. These systems depict the B-site ordering of ABO3 perovskite, inducing the crystalline planes stacking in the [1 1 1]c direction. The literature results showed that the ordering plays an essential role in the low loss ceramics. Moreover, few studies reported the features of the systems containing the Ca and Nb cations at the B-site. Therefore, our work drives the dielectric properties of the Ba3CaNb2O9 system and, then, the modification induced by Ba2+ substitution by Sr2+ and La3+. The samples were prepared by the conventional solid-state reaction method and probed by X-ray diffraction, Raman scattering, impedance spectroscopy and microwave performance, as well as other techniques such as thermal analysis, density measurement, and electron microscopy. Our findings elucidated the coexistence of 1:1 and 1:2 domains in Ba3CaNb2O9 ceramics, being possible to manipulate them by sintering conditions. Such an ordered domain denotes regions in the crystallites with different cationic order and with different crystallographic and vibrational behavior. By the impedance spectroscopy, it was observed that Ba3CaNb2O9 ceramics tend to conduct more when they present a tendency towards the 1:1 domains. The earlier result was also confirmed in microwave frequency, in which the dielectric loss decreasing was correlated to the decrease of the 1:1 domain in the crystal structure. In the strontium solid solution, a transition from the D3d3 trigonal phase to the C2h3 monoclinic one was noted in powder samples, being derived from octahedral tilting (a0b-b- Glazer system). In the lanthanum system, besides the coexistence, the monodomains 1:1 and 1:2 were observed. Otherwise, the 1:1 monodomain system, BaLaCaNbO6 (y = 0.50), exhibited an intrinsic monoclinic distortion. This distortion was ascribed to the octahedral tilting (a0b-b- Glazer system), lowering the crystal symmetry from Oh5 cubic phase to the C2h3 monoclinic phase. The dielectric resonator performances of the BaLaCaNbO6 and Ba3CaNb2O9 systems were evaluated. The first system showed the following values: permittivity εg ∼ 26, Qu × fR ∼ 10.506 GHz and coefficient τf ∼ -55 ppm.K-1. The second system exhibited the data: permittivity εg ∼ 43, Qu × fR ∼ 15.752 GHz and coefficient τf ∼ 278 ppm.K-1.