Carbon nanotube (CNT)/polymer composite sheets can be extremely high strength and lightweight, which makes them attractive for fabrication of mechanical structures. This thesis demonstrates a method whereby smooth, thin CNT/polymer composite sheets can be fabricated and patterned on the microscale using a process of photolithography and plasma etching. CNT/polymer composites were made from CNTs grown using chemical vapor deposition using supported catalyst growth and floating catalyst growth. The composite sheets had a roughness of approximately 30nm and were about 61¼m or 261¼m depending on whether they were made from supported catalyst grown or floating catalyst grown CNTs. The composites were patterned using an oxygen plasma as the etchant and a hard mask of silicon nitride.

I investigated two unique processes developed throughout this body of work. The first technique is the cracking and lifting of an electroformed layer from a core vessel form. The second process, that I named “crunch-raising”, is used to form vessels. General data is gathered through research of traditional metalsmithing processes. Using an individualized approach, new data is gathered through extensive experimentation to develop a knowledge base because specific reference information does not currently exist. I find that an electroformed layer can be lifted from a core form with extreme torch heat to reveal the underlining vessel. I also find that the “crunch-raising” technique leaves a rippled texture in the surface of a vessel as it is being formed. I conclude that the project is successful. It is quite significant in that it has given me a personal vocabulary to define my current work.

In vivo and in vitro degradation of resin-dentin interfaces can occur and accounts for poor clinical performance of adhesive dentin interfaces/restorations. Interfacial degradation results from several factors, to include, but not limited to: water sorption, hydrolysis of ester linkages of methacrylates resins, and activation of endogenous dentin matrix metalloproteinases (MMPs) in non-infiltrated collagen fibrils. Reduction of collagenolytic and gelatinolytic activity in dentin has been shown to be effective both in vivo and in vitro upon application of proteases inhibitors, such as chlorhexidine. This study compared the in vitro durability of resin-dentin bonds using microtensile testing over 12-month of water storage among five adhesive systems, including an experimental adhesive system, which had 2% chlorhexidine incorporated into the material. The results showed that all adhesive systems had a significant decrease in bond strength after 6 months, and that this reduction in bond strength was not significant different among the five adhesive systems studied. It is possible that chlorhexidine might have its inhibitory activity against MMPs lost or reduced due to chemical interaction with the adhesive system components. Also, to assess resin-dentin bonds degradation process, laboratorial studies use long-term water storage, which is labor-intense and time consuming process, therefore this study tested the possibility of accelerating the resin-dentin degradation process using water storage at 50° C. A significant reduction in microtensile bond strength occurred for specimens after 12-month storage at 50° C. The higher temperature may have increased the rate of water sorption and hydrolytic activity within the polymer network leading to adverse consequences to the interface.

L’objectif de ce travail est la réalisation de nouveaux microactionneurs à base depolymère conducteur électronique pouvant être envisagés pour une application denanodrone à ailes battantes.Deux réseaux interpénétrés de polymères (RIPs) POE/PTHF (poly(oxyded’éthylène)/polytétrahydrofurane) et POE/NBR (poly(oxyde d’éthylène/Nitrile Butadiene Rubber) ont été synthétisés et caractérisés. Par le contrôle de la synthèse de ces RIPs,une co-continuité de phase des deux réseaux partenaires a pu être obtenue. Ce travail a ainsi permis l’obtention de matériaux combinant les propriétés propres de chaque réseau, une bonne conductivité ionique (POE) et de bonnes propriétés mécaniques (PTHF et NBR). Les propriétés mécaniques du matériau ont permis de réaliser des matériaux polymères support d’électrolyte manipulables avec des épaisseurs inférieures à 10 μm.Des RIPs conducteurs ont pu être élaborés à partir de ces matériaux en incorporant le polymère conducteur électronique (poly(3,4-éthylènedioxythiophène) - PEDOT), par une dispersion non homogène à partir de la surface vers l’intérieur du film. Après incorporation d’un liquide ionique (le 1-éthyl-3-méthylimidazolium bis-(trifluorométhylsulfonyl)imide ou EMImTFSI), ces matériaux électroactifs ont été caractérisés et ont montré qu’ils pouvaient actionner à des fréquences élevées (100Hz) par rapport aux autres dispositifs de ce type.La mise en forme micrométrique de ces matériaux a ensuite été réalisée par un procédé propre aux microsystèmes. Les techniques de photolithographie et de gravure ionique réactive ont été adaptées et étudiées pour l’élaboration de ces microactionneurs. Un mécanisme de dégradation chimique du matériau a été proposé afin d’expliquer l’étape de gravure. Enfin, la caractérisation des microactionneurs a ensuite aussi été réalisée.La force développée par ces microactionneurs est de l’ordre du μN et le pourcentage de déformation est de 1,8 %. / The aim of this work is the realization of new microactuators based on electronicconducting polymer (ECP) for a flapping wing nano-aerial vehicle.Two Interpenetrating Polymer Networks (IPNs) PEO/PTHF(polyethyleneoxide/polytetrahydrofurane) and PEO/NBR (polyethyleneoxide/NitrileButadiene Rubber) were synthesized and characterized. By controlling the synthesis of these IPNs, a phase co-continuity of the two networks could be obtained. This work has enabled the production of materials combining the specific properties of each network, good ionic conductivity (PEO) and good mechanical properties (PTHF and NBR). The mechanical properties of the material allowed the synthesis of solid polymer electrolyte materials that can be elaborated and manipulated with thicknesses below 10 microns.The conducting IPNs are synthesized from previous IPNs in which the conductingpolymer (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT, is non homogeneously dispersed i.e. the content decreases from the outside towards the center of the film.After incorporation of an ionic liquid (1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl) imide or EMImTFSI), these electroactive materials werecharacterized and showed their capacity to operate at frequency high frequency (100 Hz) compared to others systems in literature.The micrometer shaping of these materials was then carried out by processes specific to microsystems. Photolithography techniques and Reactive Ion Etching (RIE) have been adapted and designed for the development of microactuators. A chemical degradation mechanism of the material has been proposed to explain the etching step. Finally, the characterization of microactuators have been carried out. The force developed by these microactuators is in the range of N and the bending strain has reached 1.8%.

« Graveur-illustrateur », Léopold Flameng incarne dans la seconde moitié du xixe siècle un rapprochement entre les activités de graveur de reproduction et d’illustrateur original. Formé à la gravure « classique » par Luigi Calamatta, à l’Ecole des beaux-arts de Bruxelles, il devint un aquafortiste et buriniste de grande réputation à partir des années 1860, traduisant les maîtres et spécialement Rembrandt. Œuvrant à la Gazette des beaux-arts, à L’Artiste, à L’Art, il collabora aussi avec des revues étrangères et travailla pour des éditeurs d’estampes comme Goupil. Néanmoins, Léopold Flameng ne délaissa pas une activité de créateur, qu’il cultiva en pratiquant l’illustration originale. Dessinant pour Ducrocq, Jouaust ou Hetzel, Flameng est un des rares graveurs de métier à réussir, dans la seconde moitié du xixe siècle, une carrière d’illustrateur à succès face à la dominance des peintres.Cette thèse qui s’appuie sur un ample corpus d’œuvres et sur une correspondance et des archives en grande partie inédites, cherche à définir le « graveur-illustrateur », type particulier d’illustrateur venu non de la peinture mais de la gravure. Tandis qu’une première partie s’attache à présenter le graveur de reproduction, en s’attardant notamment sur son rôle dans la dynamique de l’eau-forte à partir des années 1850 en France, une deuxième partie vise à montrer le glissement de l’artiste vers l’illustration originale. Il s’agit d’en expliciter les raisons et de comprendre un paradoxe : comment Léopold Flameng a pu trouver dans l’illustration originale un terrain de liberté créative, compte tenu des nombreuses contraintes qui pèsent sur l’artiste ? Enfin, une dernière partie explore les réseaux personnels et professionnels de Flameng, cherchant à étudier sa relation avec les divers intermédiaires et collègues entourant le graveur et l’illustrateur, et à analyser la distribution et la réception de son œuvre auprès du public. L’objectif de cette thèse est donc de faire émerger une typologie particulière d’illustrateur, en s’appuyant à la fois sur Léopold Flameng et sur les évolutions notables qui touchent le monde de l’estampe au milieu du xixe siècle et qui impliquent, chez la plupart des graveurs, de nécessaires adaptations à un nouveau contexte. / "Engraver-illustrator", Leopold Flameng embodies in the second half of the nineteenth century a reconciliation between the activities of reproductive engraver and of original illustrator.Trained in "classical" engraving by Luigi Calamatta at the Ecole des Beaux-Arts in Brussels, he became a renowned etcher and engraver from the 1860s, translating the masters, especially Rembrandt. Working in the Gazette des Beaux-Arts, L'Artiste, L’Art, he also collaborated with foreign magazines and worked for prints publishers like Goupil.Nevertheless, Leopold Flameng did not abandon a creative activity, which he cultivated by practicing the original illustration.Drawing for Ducrocq, Jouaust or Hetzel, Flameng is one of the few professional engraver to succeed in the second half of the nineteenth century, a successful illustrator career in the face of the dominance of painters.This thesis, which is based on a large corpus of works and a correspondence and archives largely unpublished, seeks to define the "engraver-illustrator", a particular type of illustrator who came not from painting but from engraving.While the first part is devoted to presenting the reproductive engraver, focusing in particular on its role in the dynamics of etching from the 1850s in France, a second part aims to show the shift of the artist to the original illustration. It is a matter of explaining the reasons for this, and of understanding a paradox : How could Leopold Flameng find in the original illustration a field of creative freedom, given the many constraints that weigh on the artist ?Finally, the last part explores the personal and professional networks of Flameng, seeking to study his relationship with the various intermediaries and colleagues surrounding the engraver and the illustrator, and to analyze the distribution and reception of his work among the public.The objective of this thesis is thus to bring out a particular typology of illustrator, relying both on Leopold Flameng and on the significant evolutions that affect the world of printmaking in the middle of the nineteenth century and which imply, in most of the engravers, of necessary adaptations to a new context

The goals of this project are study Cu free back contact alternatives for CdS/CdTe thin film solar cells, and to research dry etching for CdTe surface preparation before contact application. In addition, an attempt has been made to evaluate the stability of some of the contacts researched. The contacts studied in this work include ZnTe/Cu2Te, Sb2Te3, and Ni-P alloys. The ZnTe/Cu2Te contact system is studied as basically an extension of the earlier work done on Cu2Te at USF. RF sputtering from a compound target of ZnTe and Cu2Te respectively deposits these layers on etched CdTe surface. The effect of Cu2Te thickness and deposition temperature on contact and cell performance will be studied with the ZnTe depositions conditions kept constant. C-V measurements to study the effect of contact deposition conditions on CdTe doping will also be performed. These contacts will then be stressed to high temperatures (70-100 degrees C) and their stability with stress time is analyzed. Sb2Te3 will be deposited on glass using RF sputtering, to study film properties with deposition temperature. The Sb2Te3 contact performance will also be studied as a function of the Sb2Te3 deposition temperature and thickness. The suitability of Ni-P alloys for back contacts to CdTe solar cells was studied by forming a colloidal mixture of Ni2P in graphite paste. The Ni-P contacts, painted on Br-methanol etched CdTe surface, will be studied as a function of Ni-P concentration (in the graphite paste), annealing temperature and time. Some of these cells will undergo temperature stress testing to determine contact behavior with time. Dry etching of CdTe will be studied as an alternative for wet etching processes currently used for CdTe solar cells. The CdTe surface is isotropically etched in a barrel reactor in N2, Ar or Ar:O2 ambient. The effect of etching ambient, pressure, plasma power and etch time on contact performance will be studied.

A Corner Cube Retro-reflector (CCR) is a device that can be used as transmitters in wireless free space optical communication systems, or remote sensing instruments. A novel approach to fabricate the CCR is developed, where almost 100% of the planar chip area acts as the CCR compared to the maximum of 33% in the prior MEMS CCRs. Unlike the conventional micro machined CCRs that have two planes (mirrors of the CCR) normal to the surface of the wafer, our approach yields all the mirrors within the bulk of the wafer, ensuring very high packing densities and wide acceptance angles. The crystallography of single crystal silicon wafer along with different micromachining and wafer bonding techniques are used to fabricate and assemble the CCR. The solid models of both the active and passive CCRs were built using Coventorware simulation software. In the active CCRs, one of the mirror was electrostatically actuated; this is simulated using the software. The results which show a three fold decrease in the pull-in voltage as compared to surface micromachined cantilevers with the same dimensions as presented. Fabrication of the passive CCR along with various fabrication and assembling processes used are discussed. Experimental results are presented and then discussed.

La lithographie est une étape clé de micro/nanotechnologie pour la fabrication de composants utilisés dans les domaines de la microéléctronique, de l’électronique flexible, de la photonique, du photovoltaïque, de la microfluidique... Cette étape de lithographie nécessite l’utilisation d’une résine inscriptible servant de masque temporaire permettant le transfert de motifs dans le matériau sous-jacent par gravure ou par déposition de nouveaux matériaux. La lithographie fait appel à des résines organiques mais aussi à des solvants organiques et des produits chimiques corrosifs et nocifs, ce qui va à l’encontre des problématiques environnementales et qui engendre des coûts supplémentaires liés à la gestion des risques et des déchets. De plus le contexte réglementaire (REACh ou US pollution act) évolue vers une plus grande protection de l’environnement et de la santé humaine et encourage l’utilisation de produits alternatifs. Dans ce contexte, mon projet de thèse visait à développer une résine biosourcée, non modifiée par des procédés de chimie de synthèse et développable dans l’eau. Cette résine devait être compatible avec les instruments de lithographies conventionnelles. Lors de ce travail, il a été démontré que le chitosane était une résine de tonalité positive permettant la réalisation d’un procédé complet de lithographie/gravure avec uniquement de l’eau comme solvant, sans modification du chitosane et sans l’utilisation de masque additionnel. Des motifs de 50 nm ont été obtenu dans la silice après lithographie électronique et gravure plasma et des motifs de 0.5 à 0.3 μm après photolithographie et gravure. / . Lithography is a key step in micro / nanotechnology with applications in the fields of microelectronics, flexible electronics, photonics, photovoltaics, microfluidics and biomedical. This lithography step requires the use of a writable resist to act as a temporary mask for transferring patterns in the underlying material by etching or deposition. Nowadays, lithography uses synthetic organic resin, organic solvents and hazardous chemicals which is contrary to environmental issues and generates additional costs associated with risk and waste management. Furthermore, regulation rules (REACh, US pollution act) tend to move toward the protection of human health and the environment from the risks that can be posed by chemicals and promote alternative chemicals. In this context, this PhD work aimed at replacing conventional synthetic organic resist with a biopolymer. This biopolymer will not be modified by synthetic organic chemistry, will be compatible with conventional lithography instruments and it should be developable in water. It was demonstrated that chitosan was a positive tone resist allowing accomplishing a complete lithography-etching process. The whole process was performed in aqueous solution without the use of hazardous chemicals. 50 nm features were obtained after ebeam lithography/plasma etching into a silica layer without the use of an additional masking layer. 0.3-0.5 μm feature were obtained using photolithography.

Les plasmas à couplage capacitif excités par deux fréquences sont utilisés pour la gravure des diélectriques, étape importante dans la fabrication de composants de microélectronique. L'utilisation des deux sources RF, une à basse fréquence, l'autre à haute fréquence, est censée permettre le contrôle indépendant du flux ionique et de l'énergie ionique. Les gaz fluorocarbonés jouent le rôle clé en fournissant les espèces nécessaires à la gravure des motifs nanométriques. Ces plasmas fluorocarbonés sont complexes, ils sont composés de plusieurs types de radicaux neutres, d'ions positifs et d'ions négatifs. Nous étudions un réacteur industriel modifié, avec des mélanges gazeux de type Ar/O2/C4F8 et Ar/O2/CF4, à des pressions proches de 50 mTorr (6.6 Pa) et excité par des sources RF de 27 et 2 MHz. La mesure des ions négatifs et leurs effets sur les propriétés électriques du plasma est le sujet d'étude principal de cette thèse. Plusieurs techniques de diagnostics sont mises en oeuvre pour caractériser les densités et les flux des particules chargées. Une sonde de flux ionique à polarisation RF est installée dans l'électrode du haut. La densité électronique est mesurée dans le centre de la décharge par une sonde de résonance micro-ondes, communément appelée sonde hairpin. La technique de spectroscopie dite « cavity ring-down » (CRDS) est appliquée à la mesure de la densité d'ions négatifs du fluor en détectant l'absorption large bande due au photodétachement de l'ion. La fraction d'ions négatifs est déduite des mesures de sondes en comparant le rapport du flux ionique sur la densité électronique à la valeur théorique obtenue par un modèle fluide d'un plasma électronégatif.

Le développement considérable des détecteurs bolométriques au cours de la dernière décennie témoigne de la puissance et de la sensibilité de la mesure thermique d'un dépôt d'énergie. Notre étude se situe dans le cadre de la recherche d'une résolution ultime en énergie et en position. Nous avons mis au point un dispositif ultravide qui a rendu possible l'optimisation des conditions de dépôt, d'adhésion et de traitement thermique des détecteurs, grâce à la capacité de transférer l'échantillon entre les différentes enceintes, sans remise à l'air. Cet appareillage nous a permis de développer un bolomètre entièrement constitué de films minces, centré sur un matériau thermométrique de 10 nm d'épaisseur, ayant une très faible capacité calorifique et une très bonne sensibilité, grâce aux propriétés de la transition métal-isolant. Le volume et la forme de chacun des éléments du bolomètre composite sont définis par un masquage mécanique et une gravure ionique, ce qui nous permet de concevoir un détecteur pour lequel la capacité calorifique, le temps de réponse thermique et l'impédance électrique de chaque élément peuvent être définis en jouant sur l'épaisseur des films et leur facteur de forme. Deux bolomètres prototypes ont été fabriqués par cette méthode. L'un est destiné à l'astrophysique spatiale, l'autre est destiné à des mesures calorimétriques de monocouches atomiques. Nous montrons qu'une limite à la réduction de la taille du volume actif du matériau apparaît à basse température, et que cette limite est liée à la décroissance très rapide du couplage électron-phonon avec la température. Elle est évaluée, sur le plan théorique, pour un microbolomètre de 10 µm par 11 µm. Ceci nous conduit à montrer que la réduction de la température de fonctionnement aux plus basses températures ne représente pas un optimum pour un microbolomètre.