In this thesis I present my most relevant research work I performed as a main author from 2002 until these days in the field of Catalysis by Oxides by grouping it on a thematic basis. Consequently, each chapter in Section A presents a research direction which corresponds to several papers. I tried to avoid technical details in the text and illustrate the main ideas using results and their discussion. It is worth noting that the results presented here were mainly obtained in the Laboratory of Chemical Technology and Catalysis from the University of Bucharest but also in laboratories abroad where I worked or we are collaborating with. Chapter I presents the most relevant of my results on the subject of the oxidative dehydrogenation (ODH) of light alkanes following two main directions: i) enhancing the ODH selectivity of highly active catalysts and ii) developing new effective catalysts for ODH of light alkanes. Thus, we have shown that the ODH reaction of n-butane over highly active and selective TiP2O7 catalysts can be further improved by addition of CO2 in the feed and that phosphating ceria produces an increase in ODH selectivity mainly at the expense of total oxidation products. We studied new rare earth and transition metal-containing mixed-oxides obtained from layered double hydroxides (LDH) precursors as ODH catalysts. We have shown first that the use of the LDH-derived Mg-containing mixed oxides as catalysts in the ODH reaction favored the desorption of alkenes, and, consequently, improved the ODH selectivity. Among them the Co-containing system was the most active and selective for propane ODH. In this case we have shown that the well-dispersed cobalt species with tetrahedral coordination played a main role in the ODH reaction of propane into propene, the highest propene yields being obtained with the catalysts containing 7.5-9 at % Co with respect to cations. Chapter II is dedicated to the study of total oxidation of short-chain alkanes over different novel oxide-based catalysts with the aim of finding highly active catalysts for volatile organic compounds (VOCs) destruction, capable to replace the precious metal catalysts presently used. Thus, we have studied Pb and Ba titanates, LDH-derived transition metal-containing mixed oxides and Ni and Co ferrospinels. The most active and stable catalyst in the total oxidation of methane was the LDH-derived Cu-containing system. In this case we have shown that the active sites were the highly reducible copper species, their optimum dispersion being observed for the catalyst containing ~ 12 at % Cu with respect to cations. We have also shown for the first time that Co ferrite was highly active and stable in the total oxidation of propane as a VOC model. Chapter III is focussed on the study of oxidation catalysts by electrical conductivity measurements, a powerful technique for catalysts characterization that can provide information on the nature of surface oxidizing species, of structure defects and of the oxidic phase involved in the catalytic reaction which allows us to explain the catalytic behavior of the catalysts studied and to propose a reaction mechanism. Thus, we studied by electrical conductivity measurements ceria and phosphated ceria, catalysts for isobutane ODH, Pb and Ba titanates, catalysts for methane total oxidation, and vanadium antimonate and mixed vanadium and iron antimonate, catalysts for propane ammoxidation, the relationship existing between their redox and catalytic properties being evidenced and their catalytic behavior explained. Chapter IV is devoted to the study of catalytic processes involving the acid-base properties of the catalyst, such as conversion of ethanol into higher added value products over LDH-derived mixed oxides, cyanoethylation of methanol over transition-metal containing Mg-Al hydrotalcites and their corresponding mixed oxides and esterification of n-butanol with acetic acid over almina-supported molibdena and vanadia catalysts. Thus, we have shown that the Pd-containing LDH-derived mixed oxide was active for ethanol conversion into n-butanol while the Cu-based catalyst oriented the transformation towards n-butanol or 1,1-diethoxyethane depending on the reaction conditions and on the copper content. In the cyanoethylation reaction of methanol MgAlO system showed the best catalytic performances which diminished after introduction of the transition metal cations, the equilibrium between basic and acid sites being a key factor. Finally, we have shown that molybdena supported on γ-alumina acts as an efficient stable solid acid catalyst for the esterification of acetic acid with n-butanol, while vanadia supported on γ-alumina loose its activity because of the leaching of the active component. In Section B a plan for my research and academic career development is emphasized, different research topics in the field of Catalysis by Oxides that I intend to tackle in the future being described and justified based on a literature survey.

Dans le cadre de la mesure du moment dipolaire electrique du neutron (nEDM) au Paul Scherrer Institut (Suisse), cette thèse traite du développement d'un nouveau système d'analyse de spin. L'objectif est ici de détecter simultanément les deux composantes de spin de neutrons ultra froids dans le but de diminuer l'erreur statistique sur l'EDM du neutron. Un tel systme a été connu à l'aide de simulations GEANT4-UCN puis testé en tant que partie intégrante de l'appareillage nEDM. En parallèle de ce travail, les données nEDM de 2013 ont été analysées. Finalement, des méthodes de détermination d'observables magnétiques de premier intérêt pour le contrôle des erreurs systématiques sur l'EDM du neutron ont été testées et de possibles améliorations sont proposées.

Dans le contexte de la transition énergétique, il existe des inconnues liées à la fonctionnalité du réseau électrique futur avec l’augmentation de la consommation et l’introduction de nouvelles formes de production. L’adaptation du système actuel est inévitable, néanmoins, les solutions efficaces sont difficiles à définir. Les stratégies actuelles de la planification du réseau de distribution ne répondent pas précisément aux problématiques des nouvelles productions décentralisées, le changement du profil de la consommation, l’automation du réseau de distribution avec de nouvelles stratégies de gestion du réseau ainsi que la déréglementation du marché de l’électricité. De plus, la visibilité et la contrôlabilité du réseau de distribution est limité, l’implémentation d’une gestion active optimale n’est pas à présent une réalité. L’évaluation du réseau intelligent est critique pour comparer aux solutions traditionnelles.L’objectif principal de cette thèse est d’explorer les barrières technico-économiques pour l’intégration massive des énergies renouvelables sur le réseau de distribution. Cette thèse explore plusieurs solutions au travers d’algorithmes d’optimisation de type flux de puissance qui utilisent des relaxations convexes. Pour le cas du réseau électrique basse tension, des systèmes triphasés déséquilibrés sont considérés. Pour analyser les incertitudes associées avec la génération et la demande, des algorithmes stochastiques sont abordés. Ces outils sont utilisés pour i) l’optimisation de l’emplacement et le dimensionnement des batteries, ii) l’optimisation des stratégies de gestion de la demande, iii) l’évaluation des stratégies d’opération de flexibilité du réseau centralisé et aussi décentralisé et iv) étudier l’impact de différents scénarios de pénétration des énergies renouvelables sur les réseaux existants. / In the context of the energy transition, there are many unknowns related to the required capabilities of future electric distribution systems to meet the growing electric load and new forms of electric production. The transformation of current electric distribution systems is inevitable, however, the most cost-effective investments are difficult to evaluate. Current electric distribution grid planning strategies are inadequate to take into account the accommodation of massive decentralized production, increased electric load with higher volatility, automation of distribution grids and unbundling of electricity markets. Due to a lack of observability and controllability in the distribution grid, the feasibility of optimal power flow management is not currently a reality. The quantification of smart distribution grids is critical to evaluate the added benefit of this solution in comparison to infrastructure upgrades.The primary objective of my PhD is to explore the techno-economical barriers of massive renewable energy integration into the distribution grid. This thesis will explore different solutions through convex relaxations of optimal power flow analysis. For the low voltage distribution grid case, three-phase unbalanced power flow analysis is considered. In order to consider realistically the uncertainties related to renewable generation and demand, stochastic optimal power flow (OPF) algorithms are proposed. These tools are used among others to i) optimize placement and sizing of grid connected storage, ii) optimize demand response strategies, iii) study different operation strategies for storage devices including centralized and decentralized ones and iv) study the impact of different renewable energy integration scenarios into real-world distribution grids.

Grâce à leurs propriétés mécaniques et électroniques élevées, les NanoTubes de Carbone (NTC) semblent être les nanocharges idéales pour conférer des propriétés optimum à des matériaux composites, en particulier ceux qui sont élaborés à partir de matrices élastomères. Cependant, pour obtenir une amélioration significative des propriétés une bonne dispersion dans la matrice est nécessaire. La dispersion des NTC dans une matrice élastomère de type EPM est explorée ici en employant un copolymère statistique, le poly(éthylène-stat-acétate de vinyle) (EVA), comme agent dispersant. Les outils classiques de mélange des élastomères, mélangeur interne et mélangeur à cylindres, qui sont des techniques de mélange douces, ont été utilisés dans le cadre de cette étude. Nous avons montré qu’à faible taux de NTC dans la matrice leur dispersion était contrôlée par deux paramètres clés (i) la viscosité de la matrice EPM et (ii) la concentration en EVA. L’augmentation des concentrations de NTC a permis de mettre en évidence que les propriétés rhéologiques et électriques des nanocomposites variaient brusquement à partir de concentrations critiques (seuil de percolation) assez faibles permettant de justifier l’utilisation du système EPM-EVA sélectionné. Nous avons alors préparé un mélange maître EPM-EVA chargé à 20% en NTC possédant de très bonnes propriétés de conductivité. Des mélanges à base d’EPDM chargés par des nanotubes de carbone, du noir de carbone ou le mélange des deux ont également été analysés. Nous avons démontré que la dilution d’un mélange maître permet d’obtenir un élastomère chargé en NTC avec une viscosité Mooney constante et avec un impact fort sur la cinétique de vulcanisation de l’élastomère (accélération de la réaction). Un effet de synergie entre noir de carbone et NTC a été mis en évidence au niveau des propriétés mécaniques mais pas pour les propriétés électriques. / The outstanding properties of Carbon NanoTubes (CNTs) make them ideal candidates for use in nanocomposites, and particularly in those based on rubber matrix. However, to obtain an improvement of the properties, a good degree of dispersion of the CNT in the matrix is crucial. The CNT dispersion in an EPM rubber is investigated here by using a statistical copolymer, the ethylene-stat-vinyl acetate (EVA), as dispersing agent. In this study, we work with the classic methods used for rubber mixing, like an internal mixer and an open two roll mill, which are soft mixing techniques. At low CNT rate in the matrix, the dispersion is controlled by two parameters such as the EPM matrix viscosity and the EVA concentration. The rheological and electrical properties varied abruptly when the CNT concentration is increased in the matrix. The low values obtained for this percolation threshold justify the use of EPM-EVA system. We have prepared an EPM-EVA master batch loaded with 20% of CNT and possessing very good conductive properties. We studied EPDM compound filled with carbon nanotubes, carbon black or the blend of both. We have demonstrated that the dilution of the master batch allows us to obtain a rubber filled with a constant Mooney viscosity but with an important impact on the vulcanization kinetics of elastomers. The synergistic effect between carbon black and carbon nanotubes has been shown on the mechanicals properties but not on the electrical ones.

Cette thèse est une exploration sur l'introduction de la Machine Asyncrone sans Balais Doublement Alimentée (Brushless Doubly-Fed Machine, BDFM) dans des applications à vitesse variable. Pour cela on a traité tous les aspects qui englobent le développement d'un tel système : la modélisation, l'analyse de fonctionnement, la conception et la commande. Les résultats les plus remarquables sont :<br />• Obtention d'un modèle vectoriel exprimé dans un référentiel générique.<br />• Développement des outils d'analyse qui facilitent la conception de la machine et le dimensionnement du système électronique.<br />• Construction d'un prototype expérimental bien adapté pour la validation des modèles et des algorithmes de commande.<br />• Développement et implantation d'une nouvelle commande vectorielle.

Ce travail de thèse concerne la création* d'environnements de conception intégrée en génie électrique. Cette problématique est abordée d'un point de vue méthodologique. Nous avons commencé par faire une synthèse de l'activité de conception et des outils aidant le concepteur en génie électrique. A partir de cette étude, nous avons montré le besoin d'un support informatique permettant d'automatiser partiellement l'interaction entre les outils et de réutiliser les processus de conception menés par le -concepteur. Pour 'cela, nous -avons développé le concept de Plates Formes Intégrées dédiées à la conception en génie électrique. Nous avons mis en place une démarche pour réaliser des couplages réutilisables entre les outils hétérogènes de conception permettant le transfert de paramètres. Pour l'implémentation du modèle proposé, nous avons mis en oeuvre un modèle Serveur d'Objets en Java en encapsulant les logiciels de Conception dans des Composants. En dernière partie, nous proposons un prototype de plate forme pour la Conception Intégrée.

Ce sujet de thèse a pour objectif principal la conception de protection contre les décharges électrostatiques (ESD) en technologie silicium avancée sur isolant film mince (FDSOI) avec la compatibilité substrat massif. Ceci suppose une caractérisation ESD des dispositifs élémentaires déjà existants et une conception complète de nouveaux dispositifs sur technologie FDSOI. Ces caractérisations se feront, soit en collaboration avec les équipes de caractérisation ESD présents à STMicroelectronics-Crolles, soit directement par le doctorant grâce au banc de test ESD présent dans le laboratoire pour les développements plus en amont si besoin. La caractérisation fine des mécanismes physiques et des performances des composants sera menée à IMEP qui dispose des équipements adéquats (bancs de mesures en basse et haute température, bruit, pompage de charge, etc) et d’une compétence scientifique incontournable. Il sera ensuite nécessaire d’effectuer des choix de stratégies de protection ESD en fonction des applications et des circuits visés par les équipes de STMicroelectronics. On gardera à l’esprit la notion de fiabilité dès la conception de la protection. Une des stratégies envisagée pour la réalisation de protections ESD compatibles avec des films ultra-minces est l’intégration de ces dispositifs sur substrats hybrides. En effet, il a été démontré chez STMicroelectronics en partenariat avec le LETI qu’il était possible de co-intégrer à partir d’un substrat SOI des dispositifs FDSOI ainsi que des dispositifs bulk. Ceci est rendu possible au moyen d’un réticule supplémentaire qui permet de venir retirer le film de silicium et l’oxyde enterré aux endroits voulus. Ainsi la protection ESD est similaire à celle réalisée sur silicium massif mais avec des implantations compatibles avec des dispositifs à film mince. Les dispositifs sont donc sensiblement différents de ceux réalisés sur bulk et nécessitent une caractérisation approfondie afin de les optimiser au mieux. Une approche ambitieuse vise à concevoir des composants SOI inédits, utilisables pour la protection ESD. Ce volet du travail sera en autre effectué sous la responsabilité de l’IMEP qui a récemment inventé et publié plusieurs types de transistors révolutionnaires : Z2-FET, TFET et BET-FET [12-14].Les études se feront sur des dispositifs silicium sur isolant issus des technologies de fabrication STMicroelectronics. Pour ce faire, il sera nécessaire d’appréhender les techniques de fabrication. Dans ce cadre, une simulation des processus de fabrication est envisagée sous la chaîne d’outil ISE-TCAD en C20nm et technologies futures. Tout d’abord ceci permettra d’embrasser l’ensemble des possibilités inhérentes à la création de nouveaux composants dans la technologie considérée et ensuite cette étude préliminaire fournira des structures de simulation pour les configurations ESD. Parallèlement, les outils TCAD de simulation physique du semi-conducteur à gap indirect type silicium seront mis à profit pour étudier plus précisément le comportement du composant élémentaire de protection ESD. Ces éléments peuvent être par exemple de type : diode, ggNMOS, Tr BIMOS, SCR ou SCR, T2, Beta-matrice, PPP… La synergie avec l’IMEP est essentielle pour l’identification et l’analyse des mécanismes physiques gouvernant le fonctionnement des dispositifs. Notamment, l’objectif principal est d’intégrer la protection ESD dans son application finale et d’évaluer son efficacité et son dimensionnement par l’intermédiaire de paramètres géométriques par exemple. Il sera également possible de réaliser des simulations mixtes afin de mieux tenir compte des effets 3D de la structure (effet de coins, dépolarisation de substrat) et de connaître l’influence des circuits de déclenchement associés à cette protection. L’optimisation de l’implantation de la protection ESD sera alors envisageable au regard des résultats de simulation. On se place ici dans le cadre d’une démarche de Co-Design de protection ESD. / "The thesis main objective is the design of protection againstelectrostatic discharge (ESD), for deep submicron (DSM)state-of-the-art fully depleted silicon-on-insulator technology (FDSOI).This requires the ESD characterization of existing elementary devicesand design of new FDSOI devices. The detailed characterization of thephysical mechanisms and device performance will be conducted at IMEPwhich has adequate facilities and scientific competence in this field.It will then be necessary to make choices for ESD protectionstrategies based on circuit applications by STMicroelectronics. Anambitious approach aims to develop novel SOI components used for ESDprotection. This part of the work will be performed under theresponsibility of IMEP as it has has recently invented and publishedseveral types of revolutionary transistors Z 2-FET, TFET andBET-FET. It will be necessary to understand the fabrication processtechnology of STMicroelectronics. In this framework, 3D simulation ofthe technology will be performed on TCAD software for 28nm FDSOI andfuture technologies. Physical simulation, with TCAD tools of thesemiconductor will be used to study more precisely the behavior of theelementary devices of ESD protection. Collaboration with the IMEP isessential for the identification and analysis of the physicalmechanisms governing device operation.In particular, the main objective is to integrate ESD protection andevaluate its effectiveness and design. It will also be possible toperform mixed-mode simulation to better analyse the effects of the 3Dstructure (corner effects, depolarization of substrate) and evaluatethe influence of trigger circuits associated with this protection.Optimizing the implementation of ESD protection will then be possible.Having studied from a theoretical point of view and numericalsimulation, ESD protection cells and trigger circuits associated withthe ESD protection strategy, qualification on silicon will be applied.This will be done by a test vehicle in the chosen SOI technology, andelectrical characterization of the structures and protection networkswill follow. Finally, the ESD performance will be analyzed to provideoptimization of the design and the choice of ESD protection strategybased on targeted applications."

Les phénomènes physiques dans le domaine de génie électrique sont basés sur les équations de Maxwell qui sont des équations aux dérivés partielles dont les solutions sont des fonctions s’appuyant sur les propriétés des matériaux et vérifiant certaines conditions aux limites du domaine d’étude. La méthode des éléments finis (MEF) est la méthode la plus couramment utilisée pour calculer les solutions de ces équations et en déduire les champs et inductions magnétiques et électriques. De nos jours, le calcul parallèle GPU (Graphic Processor Unit) présente un potentiel important de performance à destination du calcul numérique par rapport au calcul traditionnel par CPU. Le calcul par GPU consiste à utiliser un processeur graphique (Graphic Processor Unit) en complément du CPU pour accélérer les applications en sciences et en ingénierie. Le calcul par GPU permet de paralléliser massivement les tâches et d'offrir ainsi un maximum de performances en accélérant les portions de code les plus lourdes, le reste de l'application restant affectée au CPU. Cette thèse s’inscrit dans le contexte de modélisation dans le domaine de génie électrique utilisant la méthode des éléments finis. L’objectif de la thèse est d’améliorer la performance de la MEF, voire d’en changer les modes d’utilisation en profitant de la grande performance du calcul parallèle sur GPU. En effet, si grâce au GPU, le calcul parvenait à s’effectuer en quasi temps réel, les outils de simulation deviendraient alors des outils de conception intuitifs, qui permettraient par exemple de « sentir » la sensibilité d’un dimensionnement à la modification de paramètres géométriques ou physiques. Un nouveau champ d’utilisation des codes de simulation s’ouvrirait alors. C’est le fil conducteur de ce travail, qui tente, en abordant les différentes phases d’une simulation par la MEF, de les accélérer au maximum, pour rendre l’ensemble quasi instantané. Ainsi dans cette thèse, les phases de maillage, intégration, résolution et exploitation sont abordées successivement. Pour chacune de ces grandes étapes de la simulation d’un dispositif, les méthodes de la littérature sont examinées et de nouvelles approches sont proposées. Les performances atteintes sont analysées et comparées au cout de l’implantation traditionnelle sur CPU ; Les détails d’implantation sont décrits assez finement, car la performance globale des approches sur GPU sont très liés à ces choix. / The physical phenomena in the electrical engineering field are based on Maxwell's equations in which solutions are functions verifying the material properties and satisfying certain boundary conditions on the field. The finite element method (FEM) is the most commonly used method to calculate the solutions of these equations and deduce the magnetic and electric fields.Nowadays, the parallel computing on graphics processors offers a very high computing performance over traditional calculation by CPU. The GPU-accelerated computing makes use of a graphics processing unit (GPU) together with a CPU to accelerate many applications in science and engineering. It enables massively parallelized tasks and thus accelerate the performance by offloading the compute-intensive portions of the application to the GPU while the remainder of the application still runs on the CPU.The thesis deals with the modeling in the magnetic field using the finite element method. The aim of the thesis is to improve the performance of the MEF by taking advantage of the high performance parallel computing on the GPU. Thus if the calculation can be performed in near real-time, the simulation tools would become an intuitive design tool which allow for example to "feel" the sensitivity of a design modification of geometric and physical parameters. A new field of use of simulation codes would open. This is the theme of this work, which tries to accelerate the different phases of a simulation to make the whole almost instantaneous. So in this thesis, the meshing, the numerical integration, the assembly, the resolution and the post processing are discussed respectively. For each phase, the methods in the literature are examined and new approaches are proposed. The performances are analyzed and compared. The implementation details are described as the overall performance of GPU approaches are closely linked to these choices.

Les smart grids sont considérés comme un moyen efficace pour accueillir plus largement des énergies renouvelables, de mieux maitriser la demande, d’améliorer les conditions d’exploitation du système électrique, d’augmenter sa performance et de faciliter le développement des nouveaux usages tels que le véhicule électrique. Cependant, ces bénéfices potentiels du smart grid sont également porteurs d’incertitudes pour le système électrique ainsi que pour ses acteurs. Ces incertitudes sont de nature technologique, économique, sociale, politique, entre autres.La thèse s’inscrit dans le cadre du projet GreenLys (un démonstrateur smart grid adressant des innovations allant du producteur d’énergie jusqu’au consommateur en incluant les acteurs du réseau électrique de transport et de distribution). Elle a pour objectif de proposer des paliers techniques et économiques de transition vers le smart grid à l’horizon 2050.Dans la perspective de cette thèse, trois incertitudes qui peuvent influencer considérablement les stratégies des investissements futurs sont traitées dans trois modèles séparés. Les trois modèles sont appliqués aux scénarios de GreenLys (un scénario conservateur ‘Grenelle’ qui respecte les engagements énergétiques européens et un scénario plus ambitieux ‘100% EnR’ qui vise une production électrique totalement renouvelable) pour proposer des paliers d’investissements smart grid et des recommandations. Premièrement, l’incertitude portant sur la régulation du réseau public de distribution est étudiée dans un modèle utilisant une approche d’options réelles combiné avec un algorithme logique floue. Deuxièmement, une approche d’options réelles basée sur un arbre binomial classique est utilisée pour analyser l’incertitude sur l’évolution du gisement de flexibilité. Enfin, l’incertitude portant sur les coûts systèmes d’informations est modélisée dans un algorithme basé sur un processus de Monte-Carlo. / Smart grids are seen as an adequate way to facilitate the penetration of renewable energies, to improve the electrical power system operating conditions, to increase its performance and to promote the development of new uses such as the electric vehicle. However, the potential benefits of smart grids come with uncertainties for the electrical power system itself and for its players as well. These uncertainties are technological, economic, social, political, among others.The thesis is part of GreenLys experimentations. GreenLys is a demonstrator project which tests the operation of a smart grid over the whole electricity supply chain: from the producer to the end consumer, including all those involved in the transportation, distribution and supply of electricity. This thesis aims to provide technical and economic transition towards smart grid by 2050.In the context of this thesis, three uncertainties are considered, each within a separated model. These uncertainties can significantly influence the strategies of future investments of smart grid. The developed models are applied to GreenLys scenarios (a conservative scenario that respects the European energy commitments called 'Grenelle' and an ambitious scenario that considers electricity production is fulfilled from renewables called '100%EnR') in order to propose some investment strategies and recommendations for smart grid.Firstly, the uncertainty about the future regulation of the public distribution network is studied in a model using a real option approach combined with a fuzzy logic algorithm. Secondly, a real option approach based on the classic binomial tree is used to analyze the uncertainty about the evolution of electrical loads flexibility. Finally, the uncertainty about the costs of smart grid information systems (Software) is modeled using a statistical Monte Carlo process.The results of the models developed in this thesis are combined and analyzed within techno-economic framework in order to spot the best smart grids deployment strategy with respect to GreenLys scenarios and experimentation zone. The highlighted strategies optimize the economic value of the investment while minimizing future risks.

.Aujourd’hui, la course à la miniaturisation a engendré de nouveaux défis dans l’industrie microélectronique. En plus de la forte concurrence que subissent les fabricants de composants, de nouvelles contraintes liées à la fiabilité des dispositifs se sont imposées. En effet, le passage d’une technologie « tout silicium » relativement simple à une technologie high-k/grille métal plus complexe, a entrainé une forte réduction des marges de fiabilité des oxydes de grille. A ce titre, Il est devenu nécessaire d’investiguer de nouvelles approches pouvant offrir davantage de gain en durée de vie pour les transistors MOS. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse. Dans un premier temps, une présentation des différentes méthodes de caractérisations adaptées à l’étude du vieillissement des dispositifs high-k à grille métallique est faite. Dans ce cadre, des techniques de mesures rapides (type FAST BTI) sont mises en place et adaptée à l’étude du claquage d’oxyde. Ensuite, afin de démontrer que les durées de vie estimées aujourd’hui sont pessimistes, une étude de fiabilité portant sur la compréhension et la modélisation du mécanisme de TDDB (Time Dependent Dielectric Breakdown) sur les technologies avancées à base d’oxyde IL/high-k est présentée. Enfin, le manuscrit se focalise sur un certain nombre d’axes de travail qui pourraient permettre de dégager une marge significative sur la durée de vie TDDB. / .Today, in the race for miniaturization, the microelectronics industry faces new challenges. In addition to the strong competition of other component manufacturers, new constraints related to the reliability of devices have emerged. Indeed, the transition from the "all silicon" technology relatively simple to the high-k/metal gate technology has generated a reduction in reliability margins of gate oxides. As such, it becomes necessary to investigate new approaches that can provide more gain in lifetime for the MOS transistors. In this respect, this work gives firstly an overview of different methods of characterization used for the study of aging high-k metal gate devices. In this context, the need to develop and implement new fast techniques essential to the study of the oxide breakdown is exposed. Afterwards, in order to show that the estimated lifetimes today are pessimistic, we presented a reliability study based on understanding and modeling the mechanism of TDDB (Time Dependent Dielectric Breakdown) on advanced high-k/metal gate stacks based technology. Finally, the manuscript focuses on a number of investigation areas that could provide a significant margin for the TDDB lifetime.