La microfluidique est un domaine très vaste qui étudie les comportements de fluides à l'échelle micrométrique. Grâce aux progrès de la microfabrication, elle suscite un nombre croissant d'applications en biologie ou chimie, et même très récemment en optique. En effet, son utilisation pour réaliser des cristaux photoniques est attractive par rapport aux technologies standards : elle permet une fabrication collective avec des interfaces très lisses. Dans cette perspective, cette thèse propose d'utiliser la microfluidique diphasique pour la fabrication de réseaux stables de microbulles, et pour intégrer de façon simple des fonctionnalités optiques réelles. Nous présentons d'abord la formation de réseaux hexagonaux de microbulles monodisperses de période dans la gamme 5-100 µm, contrôlée par la géométrie et les conditions d'écoulement. La qualité de ces cristaux a été révélée par imagerie de diffraction. Un photopolymère, utilisé comme liquide porteur, a permis l'obtention de structures stables sur plusieurs mois. Nous avons développé une technologie verre-verre qui permet la fabrication de canaux adaptés aux applications optiques : transparents, rigides et chimiquement résistants. Pour démontrer les potentialités de nos systèmes, nous avons réalisé des cristaux de bulles incluant des défauts contrôlés (lacune d'une bulle ou d'une ligne de bulles), éléments clés pour la conception de guides d'ondes ou de résonateurs. Nous utilisons des plots qui excluent les bulles de zones choisies, par compétition entre tension interfaciale et forces hydrodynamiques. Nous avons développé et validé expérimentalement un modèle qui prédit l'efficacité de cette méthode. La génération des microbulles sur puce est prometteuse pour la photonique : elle permet l'auto-organisation des structures avec une rugosité extrêmement faible. L'obtention de périodes comparables à la longueur d'onde est encore nécessaire pour la réalisation de fonctions basées sur les cristaux photoniques. Notre app roche doit permettre cette réduction de taille, car les limites de diffraction inhérentes à la photolithographie interviennent seulement pour la fabrication des canaux et non lors de la formation des bulles. Ce travail constitue donc une nouvelle approche, optofluidique, à la réalisation d'un guide d'onde, un filtre ou un résonateur optique.

Pas de résumés en français

Exploiting wireless communications has had an unstoppable growth in the last years. In this attracting scenario, the Ultra Wide Band (UWB) market represents one of the main interesting targets for semiconductor industry. The availability of newer and larger bandwidth in the frequency spectrum (60 GHz and 77 GHz) opens to the possibility of higher bitrates communications. The technology cost reduction is made possible by the use of silicon as semiconductor substrate in the place of classical heterojunction materials. The rapid reduction of the technological node (seen as the thinning of the gate channel) in the new generation of CMOS transistors allows obtaining faster transistors that become usable on V band applications. Therefore, the digital origin of the technology yields two additional advantages. First of all, the facilities for the circuits' production already exist as well as the recipe to create the devices on the substrate. The only additive cost remains the characterization of the technology at mm-wave frequencies. The second fundamental advantage is the possibility to have a complete integration of the system in the same dies with a substantial reduction of packaging and interconnection costs. The objectives of this thesis is the design and the modeling of a complete 60 GHz UWB transceiver starting from the characterization and the optimization of the single subcomponents. The main feature that constitutes the principal constraint of the entire work of this thesis is the high efficiency required for the transceiver front - end. The energy safe capability, in fact, represents the strength point of this project, being the system conceived for wireless sensors network applications. Passive components as inductors and RF lines, have been the first elements that have been designed and characterized. Then the structure of CMOS transistor have been analyzed and characterized in order to obtain performances as higher as possible, in particular for wide transistors. The knowledge acquired during this first part has allowed the developed of high quality factor inductors and high performance transistors (used in the design of upconversion mixer). In addition, the optimum correspondence between simulations and measurements combined with the gained experience on the RF electromagnetic simulations have been exploited to create a series of innovative (when possible) passive structures as baluns, power splitters and power couplers. The second significant part of this work has been consecrated to the modeling of a series of high performance active circuits in the transmitter and the receiver blocks (upconversion mixer, voltage controlled oscillator ad a series of differential and single-ended buffers). The behavior of these structures has been accurately investigated and optimized in order to be later efficiently integrated in the complete transceiver system. The systems are finally integrated in two different dies, transmitter and receiver blocks, and the 60 GHz link has been yield by a demostrator set-up.

Les réseaux de capteurs sans fil (WSN) ont attiré un grand intérêt dans la dernière décennie, et ont apporté des solutions dans un nombre croissant d'applications. Toutefois, certaines d'entre elles restent irréalisables en raison de forts points de blocage non résolus, comme un manque de synchronisation entre les prises de mesures, ainsi que des débits de données trop faibles. Ce travail apporte une solution à ces deux points majeurs via la conception d'un noeud communicant sans fil spécifique. Celle ci, basée sur la conception croisée, utilise les propriétés temporelles des modulations UltraLarge Bande (UWB) pour permettre une synchronisation très précise ainsi qu'un débit de données élevé. Notre démonstrateur ASIC basé sur ces travaux permet une précision de synchronisation de 2 ns pour une modulation IR-UWB sur une bande passante de 1,5 GHz. Cette thèse décrit le protocole de synchronisation WiDeCS et la conception de deux preuves de concept fonctionnelles sur FPGA et ASIC.

Les matériaux composites à base de fibre carbone suscitent un intérêt grandissant dans l'industrie en général et avionique en particulier. Très appréciés pour leur résistance exceptionnelle aux efforts de traction ils présentent également un poids bien plus faible que les métaux y compris l'aluminium. Cela permet d'envisager la construction d'aéronefs d'une très grande solidité tout en réduisant significativement leur consommation en carburant. Cependant les composites carbone sont relativement fragiles sous des efforts en flexion ou compression. Leur durée de vie est peu connue et dépend fortement de la géométrie des pièces qui sont souvent surdimensionnées par sécurité. Afin de prévenir d'éventuels accidents et conserver des pièces légères il est indispensable d'évaluer leur état de santé. L'objectif de cette thèse est la conception d'une solution d'instrumentation à base de capteurs miniaturisés en technologie silicium sensibles aux vibrations mécaniques et capables de détecter l'apparition d'un défaut dans la structure. Nous développé un procédé de fabrication simple et robuste pour des capteurs dont l'élément sensible est une jonction PN de type Zéner implémentée dans du polysilicium. Nous avons démontré dans un premier temps une sensibilité aux vibrations mécaniques. La capacité de ces capteurs à faire du suivi de réticulation en autoclave a également été démontrée. La phase suivante a concerné l'étude d'un procédé de packaging souple robuste et modulable pour la mise en réseau des capteurs. Enfin la dernière étape concerne l'étude d'un circuit électronique permettant la lecture du signal et la réduction du bruit de fond.

Cost-Volume-Profit (CVP) analysis and financial ratios are all managerial accounting and financial accounting tools that can help managers to make informative business decisions within their organisations. In addition, certain strategic tools such as Porters five forces, SWOT analysis, identifying of core principles, the compilation of the vision and mission statement will empower the small to medium business to be successful as an entrepreneurial venture. The problem arises in many small to medium business (SMEs), that once growth occurs and important decisions needs to be made, which may include relocation of the business and buying of capital equipment. The owners of these ventures struggle to make informative decisions. The general objective of this research is to apply financial and managerial accounting principles as well as strategy principles to a small business called Envirocare Laboratories. The aim of this research is to empower the small business owner with these tools to ensure success in future ventures. Literature on financial, managerial and strategic principles advises that the objectives, measurements and targets should be aligned with the SMEs long-term goals and performance. An empirical study done with the owner of the SME called Envirocare, has indicated serious shortcomings in terms of understanding how long-term goals are defined and the objectives achieved. The most important conclusion includes that certain capital expenditure projects have been viable, that the SME has been adding value to the economy and that the current strategy needs to be revised to include long-term goal planning. / Thesis (MBA)--North-West University, Potchefstroom Campus, 2013.

Cost-Volume-Profit (CVP) analysis and financial ratios are all managerial accounting and financial accounting tools that can help managers to make informative business decisions within their organisations. In addition, certain strategic tools such as Porters five forces, SWOT analysis, identifying of core principles, the compilation of the vision and mission statement will empower the small to medium business to be successful as an entrepreneurial venture. The problem arises in many small to medium business (SMEs), that once growth occurs and important decisions needs to be made, which may include relocation of the business and buying of capital equipment. The owners of these ventures struggle to make informative decisions. The general objective of this research is to apply financial and managerial accounting principles as well as strategy principles to a small business called Envirocare Laboratories. The aim of this research is to empower the small business owner with these tools to ensure success in future ventures. Literature on financial, managerial and strategic principles advises that the objectives, measurements and targets should be aligned with the SMEs long-term goals and performance. An empirical study done with the owner of the SME called Envirocare, has indicated serious shortcomings in terms of understanding how long-term goals are defined and the objectives achieved. The most important conclusion includes that certain capital expenditure projects have been viable, that the SME has been adding value to the economy and that the current strategy needs to be revised to include long-term goal planning. / Thesis (MBA)--North-West University, Potchefstroom Campus, 2013.

Ces travaux de recherche visent à associer la technologie des polymères à empreintes moléculaires à des dispositifs acoustiques à onde de Love afin de réaliser un biocapteur. L'objectif majeur était la mise au point d'un protocole de dépôt localisé de polymères non imprimés (NIP) et imprimés (MIP) en films minces compatibles avec la propagation de l'onde élastique. Une seconde partie des travaux a porté sur une caractérisation des films et des capteurs ainsi réalisés, par microscopie à balayage et mesures de détection sous gaz. Des éléments relatifs aux propriétés mécaniques (porosité, surface spécifique) des NIPs, des MIPs avant extraction de la molécule cible, puis après extraction et après recapture, ont permis de valider le principe du capteur, ouvrant la voie à l'application en milieu liquide dans le cadre de travaux débutés parallèlement.

Chip scale refrigeration system is critical for the development of electronics with the rapid increase of power consumption and substantial reduction of device size, resulting in an emergent demand on novel cooling technologies with a high efficiency for the thermal management. In this thesis, active refrigeration devices based on Stirling cycle and an electrocaloric material, are designed and investigated to achieve a high cooling performance. Firstly, a new Stirling micro-refrigeration system composed of arrays of silicon MEMS cooling elements is designed and evaluated. The cooling elements are fabricated in a stacked array on a silicon wafer. A regenerator is placed between the compression (hot side) and expansion (cold side) diaphragms, which are driven electrostatically. Under operating conditions, the hot and cold diaphragms oscillate sinusoidally and out of phase such that heat is extracted to the expansion space and released from the compression space. A first-order of thermodynamic analysis is performed to study the effect of geometric parameters. Losses due to regenerator non-idealities and chamber heat transfer limitation are estimated. A multiphysics computational approach for analyzing the system performance that considers compressible flow and heat transfer with a large deformable mesh is demonstrated. The optimal regenerator porosity for the best system COP (coefficient of performance) is identified. To overcome the computational complexity brought about by the fine pillar structure in the regenerator, a porous medium model is used to allow for modeling of a full element. The analysis indicates the work recovery of the system and the diaphragm actuation are main challenges for this cooler design.The pressure drop and friction factor of gas flow across circular silicon micro pillar arrays fabricated by deep reactive ion etch (DRIE) process are investigated. A new correlation that considers the coupled effect of pillar spacing and aspect ratio, is proposed to predict the friction factor in a Reynolds v number range of 1-100. Silicon pillars with large artificial roughness amplitudes is also fabricated, and the effect of the roughness is studied in the laminar flow region. The significant reduction of pressure drop and friction factor indicates that a large artificial roughness could be built for pillar arrays in the regenerator to enhance the micro-cooler efficiency. The second option is to develop a fluid-based refrigeration system using an electrocaloric material poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene) [P(VDF-TrFE-CFE)] terpolymer. Each cooling element includes two diaphragm actuators fabricated in the plane of a silicon wafer, which drive a heat transfer fluid back and forth across terpolymer layers that are placed between them. Finite element simulations with an assumption of sinusoidal diaphrahm motions are conducted to explore the system performance detailedly, including the effects of the applied electric field, geometric dimensions, operating frequency and externally-applied temperature span. Multiphysics modeling coupled with solid-fluid interaction, heat transfer, electrostatics, porous medium and moving mesh technique is successfully performed to verify the thermal modeling feasibility. The electrocaloric effect in thin films of P(VDF-TrFE-CFE) terpolymer is directly measured by infrared imaging at ambient conditions. At an electric field of 90 V/μm, an adiabatic temperature change of 5.2 °C is obtained and the material performance is stable over a long testing period. These results suggest that application of this terpolymer is promising for micro-scale refrigeration.

No description available.