Le marché des amplificateurs de puissance pour les combinés téléphoniques portables est actuellement dominé par les semi-conducteurs III-V, les transistors HBT et PHEMT GaAs étant utilisés dans les amplificateurs de puissances et les commutateurs d’antennes respectivement. Cette situation est cependant en train d’évoluer puisque des technologies silicium sur isolant (SOI, Silicon-On-Insulator) intégrant à la fois l’amplificateur de puissance (avec des transistors LDMOS) et les commutateurs d’antennes (avec des transistors CMOS ou des MEMS) sont en cours de qualification. Toutefois, les performances de ces transistors à grille polysilicium, intégrés aux technologies CMOS, limitent leur utilisation à des fréquences de travail inférieures à 2 GHz. L’objectif des travaux de thèse présentés dans ce manuscrit est d’étendre le domaine d’applications des transistors LDMOS aux réseaux de communication sans fil fonctionnant dans une gamme de fréquences de 3 à 5 GHz. Dans cette perspective, une première étude sur différents substrats SOI et massifs a permis de conclure que les substrats de type SOI mince pénalisent les performances des composants LDMOS, notamment à cause de l’effet d’auto-échauffement qui est plus important. Une seconde étude axée sur la structure même du composant indique qu’une modification du contact de grille permet d’augmenter de façon significative les performances en petit signal mais l’amélioration des performances grand signal est plus modérée. Enfin, une étude plus amont qui vise à remplacer le polysilicium des grilles par un métal a montré que la co-intégration de transistors CMOS classiques avec des transistors LDMOS à grille métallique est possible. / The power amplifier market for mobile phone handsets is currently dominated by III-V semiconductors, the PHEMT and HBT GaAs transistors being used for the power amplifiers and the antenna switches respectively. However, this situation is evolving with the release of Silicon-On-Insulator (SOI) technologies which allow the integration of both the power amplifier (with LDMOS transistors) and the antennae switches (with CMOS transistors or MEMS). The performances of the polysilicon gate LDMOS transistors, integrated in CMOS technologies, limits however the operatinq frequency of the power amplifiers to below 2 GHz. The aim of the thesis work presented in this manuscript is to extend the applications of LDMOS transistors to the wireless communication networks operating in the 3 to 5 GHz frequency range. In this perspective, an initial study on different SOI and bulk substrates concluded that thin SOI substrates penalize the performances of RF LDMOS transistors mainly because of the increase of the self-heating effect. A second study focused on the transistor layout shows that a change in the gate contact scheme can significantly increase the small signal performances but the improvement of the large signal performances is more moderate. Finally, a more advanced study which aims to replace polysilicon gates by metal exhibited that the co-integration of conventional CMOS transistors with metal-gate LDMOS transistors is possible.

Les résonateurs électromécaniques (MEMS), de part leurs bonnes performances, leur petite taille, ou encore leurs possibilités d'intégration au plus proche des transistors, présentent un fort potentiel pour le remplacement des quartz dans les applications de référence de temps. Dans ce contexte, nous proposons de développer des résonateurs électromécaniques en vue d'une intégration « front-end », pour la réalisation d'oscillateurs intégrés. Ainsi, nous avons fabriqué des démonstrateurs à partir des briques de base de la technologie CMOS Silicon On Nothing, en phase de R&D à STMicroe!ectronlcs. Du fait de la petite taille des composants, nous avons utilisé un transistor à grille résonante pour amplifier la détection de la résonance. Ainsi, des développements technologiques spécifiques ont permis de fabriquer des résonateurs et leur transistor de détection. La conception des dispositifs a été réalisée à partir du développement d'un modèle électromécanique des résonateurs. Ce modèle est compatible avec les outils de design et peut alors aider à la conception de l'oscillateur MEMS. Nous avons ensuite montré le bon fonctionnement des résonateurs fabriqués, ainsi que celui de l'amplification induite par la détection MOS. Cette démonstration constitue une première, prouvant la fonctionnalité de la détection MOS pour un composant de petite taille, vibrant dans le plan du substrat. Enfin, nous avons validé le modèle électromécanique à partir d'autres modèles ainsi qu'avec les mesures des composants fabriqués. En termes de perspectives, le recours à diverses améliorations permettrait d'obtenir des dispositifs compatibles avec la réalisation d'un oscillateur performant et co-intégré. / Due to good performances, small size, or either integration possibilities very close to transistors,electromechanical resonators offer a strong potential for quartz replacement in time reference applications. In this context, we propose to develop electromechanical resonators in a perspective of a front-end integration, for the realization of integrated oscillators. The fabricated demonstrators are based on the Silicon On Nothing CMOS technology, under R&D at STMicroelectronics. Due to the small size of the studied components, a resonant gate transistor was used to amplify the resonance detection. Specific technological developments enabled the fabrication of both resonator and detection transistor. Device conception was made by the use of an electromechanical resonator model, developed during the study. Thurthermore, the model is compatible with design tools, making it usefull for MEMS oscillator conception.Then, we demonstrated resonator and MOSFET detection amplification well-functionning on the fabricated devices.This is the first demonstration of MOSFET detection functionality for a small size and in-plane vibrating component. Finally, the electromechanical model was validated with other models and measurements. In terms of perspectives, the use of various design or technology improvements could able the access to devices compatible with the realization of a high perfromances and co-integrated oscillator.

Ces travaux sont dédiés à l’évaluation et l’amélioration des modèles compacts dédiés au transistor MOS, dans le cadre de ses applications radiofréquences et millimétriques. Les compétences des modèles compacts se sont étendues à partir des applications numériques et analogiques pour atteindre le domaine de l’électronique radiofréquence. Leur développement fait toutefois face à de nouveaux défis principalement liés à l’impact croissant des éléments parasites sur le fonctionnement du transistor. Ces recherches sont ainsi particulièrement motivées par l’arrivée de la technologie de grille High-k/Métal, qui pose de nouvelles problématiques au niveau du comportement électrique de la résistance de grille. Pour répondre aux nouveaux comportements géométriques et en tension appliquées de cette dernière, une nouvelle topologie distribuée du réseau d’entrée est proposée. En parallèle, une caractérisation exhaustive de transistors HKMG a été effectuée, à la fois en mesure petit signal qu’en terme de bruit radiofréquence. La confrontation des modèles compacts avec ces dernières mesures confirme la présence de bruit en excès dans les composants. L’investigation de nouvelles approches pour la modélisation et l’extraction des transistors MOS est également menée, par l’usage de structures dédiées, mesurées en gamme radiofréquence et millimétrique. Elles facilitent l’extraction des paramètres du modèle de transistors à caisson isolé. En particulier, l’intérêt des mesures 4-port est mis en évidence. Au final, ces travaux couvrent une partie importante des effets parasites dégradant les performances du transistor MOS dans les domaines radiofréquences et millimétriques. / This work focuses on the evaluation and the improvement of models dedicated to compact MOS transistor for RF and millimeter-wave applications. Compact models have been extended from analog and digital applications to reach the field of radiofrequency electronics. However, their development is facing new challenges mainly related to the increasing impact of parasitic elements on the operation of the transistor. This research is particularly motivated by the advent of high-k/metal gate technology, which raises new issues for the electrical behavior of the gate resistance. To face the new behaviors with both geometrical and applied voltage variations, a new distributed topology of the input network is proposed. In parallel, a comprehensive characterization of HKMG transistor is achieved, both in terms of RF small signal and noise. Confrontation of compact models with recent measurements confirmed the presence of excess noise in the components. The investigation of new approaches for the modeling and the extraction of RF MOS transistors is also conducted, by using two types of dedicated structures that are measured in RF and millimeter range. They facilitate the extraction of model parameters for devices with isolated well. 4-port measurements are also shown to be promising for a MOS model extraction. Eventually, these works cover a significant portion of parasitic effects degrading the performance of the MOS transistor in the RF and millimeter domains.

Les transistors à haute mobilité électronique à base de GaN (HEMTs) constituent une filière prometteuse pour l’amplification de puissance dans la gamme des fréquences micro-ondes et des applications dans le domaine millimétrique. Les propriétés physiques exceptionnelles du GaN, sont à l’origine de performances attrayantes obtenues avec les dispositifs à base de GaN, comparées aux autres technologies III-V, en termes de densité de puissance jusqu’à 94GHz pour des applications en télécommunications ou militaires.Cette thèse traite de la fabrication et de la caractérisation des transistors HEMTs AlGaN/GaN sur substrat de silicium (111) avec une fine épaisseur de barrière d’AlGaN et des longueurs de grilles très courtes. Des transistors à grilles décentrées ont été ainsi fabriqués et optimisés en réduisant l’espacement grille-source. Par conséquent, une amélioration significative de la transconductance et des fréquences de coupure FT et FMAX a été obtenue. De plus, un maximum de transconductance de 435 mS/mm avec une bonne qualité de pincement pour une longueur de grille de 110 nm a été démontré. D’autre part, des transistors HEMTs à grille double chapeaux ont été fabriqués. De bons résultats en termes de fréquence de coupure FMAX=206GHz et FT=100GHz ont été obtenus sur des HEMTs ayant une longueur de grille de 90nm et une distance source-grille de 0.25µm. Le maximum de transconductance associé est de 440mS/mm. Ces résultats attrayants obtenus montrent clairement que la technologie des transistors HEMTs GaN sur substrat silicium est une voie viable et prometteuse pour la réalisation de dispositifs à bas coût dans le domaine millimétrique. / GaN-based High-Electron Mobility Transistors (HEMTs) have emerged as one of the best candidates for solid-state power amplification in the microwave and millimeter-wave ranges. Compared with other III-V semiconductors, the outstanding physical properties of Gallium Nitride, make GaN-based devices suitable in terms of microwave power density up to 94GHz for telecommunication or military applications. This work reports on the fabrication and the characterization of AlGaN/GaN HEMTs on silicon (111) substrate with a thin barrier layer and a short gate length. Devices with non-centered gate were fabricated and optimized by reducing gate-source spacing. Consequently, significant improvement of the transconductance and cut-off frequencies FT and FMAX were achieved. Furthermore, a maximum extrinsic transconductance of 435mS/mm was obtained associated with a good channel pinch-off for 110 nm gate length HEMT devices. Moreover, devices with a record maximum oscillation cutoff frequency were fabricated. These transistors are based on a double-T-shaped gate associated with an optimized technology to enable high efficiency 2DEG control while mitigating the parasitic resistances. Good results of FMAX = 206GHz and FT =100GHz are obtained for 90nm gate-length HEMTs with 0.25µm source-to-gate spacing. The associated maximum transconductance value is as high as 440mS/mm. These high performances obtained on AlGaN/GaN HEMTs on silicon substrate are clearly showing that high-resistive silicon substrate associated with a thin AlGaN barrier layer provide an attractive alternative for the fabrication of low-cost millimeter-wave devices.

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l'ordonnancement d'applications au sein d'un environnement de grille de calcul. Nous étudions comment mieux gérer les tâches au sein des intergiciels de grille, ceci dans l'objectif d'améliorer les performances globales de la plateforme. Les solutions que nous proposons se situent dans l'intergiciel, ce qui permet de conserver les architectures sous-jacentes sans les modifier. Dans un premier temps, nous proposons un mécanisme de réallocation permettant de prendre en compte dynamiquement les erreurs d'ordonnancement commises lors de la soumission de calculs. En effet, lors de la soumission sur une machine parallèle, il est souvent nécessaire de fournir une estimation du temps d'exécution afin que celle-ci puisse effectuer un ordonnancement. Cependant, les estimations ne sont pas précises et les décisions d'ordonnancement sont sans cesse remises en question. Le mécanisme de réallocation proposé permet de prendre en compte ces changements en déplaçant des calculs d'une machine parallèle à une autre. Le second point auquel nous nous intéressons dans cette thèse est l'ordonnancement d'une application de climatologie sur la grille. Afin de fournir les meilleures performances possibles nous avons modélisé l'application puis proposé des heuristiques spécifiques. Pour exécuter l'application sur une grille de calcul, l'intergiciel utilise ces connaissances sur l'application pour fournir le meilleur ordonnancement possible.

Les signalements retenus par les services de protection de la jeunesse québécois mettent en évidence de multiples facteurs de risque liés à la compromission des enfants et des adolescents québécois (Association des centres jeunesse du Québec, 2013; Pauzé, 2005). Ceux-ci se résument principalement aux facteurs familiaux, aux facteurs individuels, aux facteurs liés aux signalements et placements antérieurs et finalement, aux facteurs liés au placement actuel. Ces facteurs peuvent mener au développement de difficultés d’adaptation et de problèmes de santé mentale et sont associés à des difficultés au niveau de l’attachement, autant chez les enfants et adolescents bénéficiant de services de protection dans leur milieu de vie naturel que chez les enfants et les adolescents hébergés. Dans cette optique, des modèles d’intervention ont été créés dans le but de guider les éducateurs œuvrant en centres de réadaptation. Le modèle psychoéducatif est le modèle principalement utilisé au Québec. Il vise à permettre aux jeunes hébergés de se réapproprier leur vie et leur rôle dans leur environnement (Gendreau, 1995a). L’application efficace de ce modèle repose sur une bonne connaissance des jeunes hébergés, acquise par le biais de l’observation comportementale effectuée par les éducateurs. Pour les appuyer dans cette démarche, l’utilisation de la Grille d’observation des indices de sécurité affective, développée par Lehoux, Bisaillon, Breton et Laporte (2009), est déjà mise en place dans plusieurs centres jeunesse. Cette grille n’a cependant pas encore fait l’objet d’une validation. La présente étude constitue un volet de cette validation auprès d’une population normative. Pour ce faire, trente enfants (n = 30) provenant d’une école primaire de la région administrative de Laval ont été sélectionnés aléatoirement selon les parents et les enseignants volontaires à l’étude. Les parents et les enseignants de ces participants ont complété des questionnaires et les Récits d’attachement ont été administrés aux trente participants, soit en milieu scolaire ou à leur domicile. Des analyses visant à vérifier la validité de la grille ont ensuite été effectuées. Les résultats obtenus appuient la fidélité de la Grille. Toutefois, la validité interne et la validité externe méritent d’être davantage explorées. Une recherche produite auprès d’un échantillon clinique s’avérerait pertinente afin de documenter davantage la validité de la Grille d’observation.

Les environnements logiciels distribués sont de plus en plus complexes et difficiles à administrer car ils sont composés d'applications patrimoniales avec des interfaces d'administration spécifiques. De plus, les tâches d'administration menées par un humain sont sujettes à erreur et à un manque de réactivité. Ceci est particulièrement visible sur les architectures moyennement ou grandement distribuées. Pour résoudre ce problème, nous étudions la conception et l'implantation d'un système d'administration autonome. Le principe est d'encapsuler un morceau de logiciel patrimonial dans un composant puis d'administrer l'architecture patrimoniale comme une architecture à composant. Cependant, nous avons observé que les interfaces d'un modèle à composant sont de trop bas niveau et difficiles à utiliser. Nous introduisons donc des formalismes de haut niveau pour spécifier le déploiement et les politiques de reconfiguration. Cette thèse décrit ces contributions qui sont intégrées dans un prototype de système autonome baptisé TUNe.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le calcul sur grille permet à un individu, une société, de disposer d’un ensemble d’unités de calcul fournies par des tiers. Dans ce type d’architecture, des problèmes de sécurité se posent : comment garantir à la fois la sécurité du matériel et de l’application. Pour ce qui concerne la sécurité de l’application, il s’agit principalement d’assurer la confidentialité du code et l’intégrité de son exécution. La sécurité du matériel consiste à protéger la machine contre tout code malveillant pouvant être contenu dans l’application. Aucun système ne permet aujourd’hui, de satisfaire ces contraintes fortes de sécurité. Notre objectif dans cette thèse est de proposer et de valider des solutions pour les problèmes de sécurité des grilles informatiques.Pour résoudre ces problèmes, nous proposons l’utilisation de la carte à puce comme support d’exécution hautement sécurisé à travers le déploiement de grilles de cartes à puce. Grâce aux mécanismes de sécurité qu’elles intègrent, les cartes à puce permettent en effet de protéger l’application et son code aussi bien que le support d’exécution. Le travail effectué dans cette thèse consiste à définir un environnement pour le calcul sécurisé sur grille de cartes à puce. / Abstract

Depuis sa découverte, les propriétés électroniques exceptionnelles du graphène ont fait l'objet d'un nombre impressionnant d'études, faisant émerger un nouveau domaine de recherche autour des cristaux bidimensionnels. La spectroscopie Raman permet d'accéder de façon rapide, non destructive et sélective en symétrie, à la dynamique des électrons et à leur couplage avec les autres degrés de liberté d'un matériau. Jusqu'au présent, cependant, cette technique a été réservée presque exclusivement à la caractérisation des propriétés vibrationnelles du graphène, qui ne sondent qu'indirectement ses propriétés électroniques. Dans ce travail je mets en évidence le signal Raman électronique de mono- et multi-couches de graphène en le modulant avec une tension de grille. Pour cela j'ai combiné des techniques avancées de fabrication de dispositifs avec un microscope Raman spécialement conçu pour cet objectif. Grâce à l'effet du champ électrique, le continuum Raman électronique du graphène dû aux transitions inter-bande à travers le cône de Dirac, a été identifié et son intensité quantifiée pour la première fois. Les spectres, avec la présence d'un blocage de Pauli des excitations électroniques, sont en excellent accord avec les prévisions théoriques. Les mesures résolues en polarisation ont mis en évidence une propriété originale de la spectroscopie Raman: le fait d'être une sonde privilégiée des excitations électroniques chirales. Cette propriété, attribuée à un phénomène d'interférences quantiques entre les amplitudes de diffusion, ouvre des prospectives très intéressantes dans l'étude d'autres cristaux bidimensionnels et des phases topologiques / Since its discovery, the exceptional electronic properties of graphene have been studied in an impressive number of academic works, giving birth to a new research field dealing with two-dimensional crystals. Raman spectroscopy is a quick, non-destructive and symmetry-selective way to probe the dynamics of electrons and to their coupling with the other degrees of freedom of a material. Until now, nonetheless, this technique had been almost exclusively reserved to the characterization of graphene's vibrational properties, which probe its electronic properties only indirectly. In this work I unravel the electronic Raman signal of mono- and multi-layer graphene tuning it with a gate voltage. In order to do so, I combined advanced techniques of device fabrication with a Raman microscope specifically designed for this goal. By means of the electric field effect, I identified and quantified for the first time the intensity of the electronic Raman continuum of graphene due to the inter-band transitions through the Dirac cone. The spectra, with the presence of a Pauli blocking of electronic excitations, match perfectly with theoretical expectations. The polarization resolved measurements revealed an original property of Raman spectroscopy: it is a unique probe of chiral electronic excitations. This property, attributed to a quantum interferences phenomenon between scattering amplitudes, opens very interesting perspectives in the study of other two-dimensional crystals and of topological phases