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La problématique des condensateurs céramiques à très hautes performances est récurrente dansde nombreux secteurs de l’énergie électrique. Elle prend toute son acuité en microélectronique « nomade», où les circuits doivent être de plus en plus miniaturisés. Ces condensateurs, peuvent occuperjusqu’à 50 % de l’espace sur le circuit imprimé, réduire leurs dimensions devient donc un impératif.Dans ce contexte de nouveaux matériaux à permittivité colossale ont été découverts, commepar exemple CaCu3Ti4O12 (CCTO). Le mécanisme IBLC (Internal Barrier Layer Capacitance),décrivant des grains semi-conducteurs et des joints de grains isolants, permet aujourd’hui d’expliquerces fortes permittivités. Cependant l’origine de la semi-conductivité des grains ainsi quele caractère isolant des joints de grains donne encore matière à controverse. Ce travail a donc undouble objectif, d’une part concevoir un matériau possédant des propriétés diélectriques similairesà CCTO, et d’autre part comprendre les différents mécanismes responsables de ces permittivitésexceptionnelles. La première partie de ce manuscrit présente les caractéristiques d’usages descondensateurs, elle à également pour objectif de lister les mécanismes qui ont été proposés parla communauté scientifique pour tenter d’expliquer la forte permittivité de CCTO. La deuxièmepartie présente d’une part les techniques de caractérisations qui ont été utilisées pour analyserles composés présentés dans ce manuscrit, en insistant plus particulièrement sur la spectroscopied’impédance, largement utilisée dans cette étude. Elle présente d’autre part les techniques de synthèsesqui ont été expérimentées pour synthétiser un nouveau matériau à permittivité colossale :Ba4YMn3O11,5±δ. Les caractérisations structurale et micro-structurale de Ba4YMn3O11,5±δ serontévoquées dans la troisième partie de ce manuscrit. Enfin, les diverses optimisations qui ontété réalisées sur Ba4YMn3O11,5±δ, pour tenter d’améliorer ces propriétés diélectriques, serons évoquées.Nous détaillerons dans cette dernière partie les substitutions ayant été réalisées sur le sitedu baryum et du manganèse, ainsi que la création d’une phase possédant un cation différent del’actuel yttrium et présentant également des propriétés diélectriques très intéressantes. / The problem of ceramic capacitors with very high performance is recurrent in many areas ofElectrical Energy. It takes all its acuteness in « nomadic » microelectronics (cell phone, tablet, mp3player...) where the circuits must be increasingly miniaturized. These capacitors can take up to50 % of the space on the PCB, reducing their size becomes an imperative. In this context newmaterials with colossal permittivity were discovered, such CaCu3Ti4O12 (CCTO). The mechanismIBLC (Internal Barrier Layer Capacitance), describing semiconductor grains and insulating grainboundaries can now explain these high permittivities. However, the origin of the semiconductivitygrains and the insulating character of grain boundaries give even controversial. The aim is thus twofold,on one hand to synthesize a material possessing similar dielectric properties to CCTO, and onthe other hand to understand the various mechanisms responsible for these exceptional permittivity.The first part of this thesis presents various characteristics of capacitors uses, it also aims to listthe mechanisms that have been proposed by the scientific community to try to explain the highpermittivity of CCTO. The second part presents firstly the characterization techniques whichwere used to analyze all the compounds described in this manuscript, with particular emphasison impedance spectroscopy. It presents on the other hand synthesis techniques that have beentried to synthesize a new material with colossal permittivity : Ba4YMn3O11,5±δ. Structural andmicro-structural characterizations of Ba4YMn3O11,5±δ will be discussed in the third part to themanuscript. Finally, the various optimizations that were performed on Ba4YMn3O11,5±δ, to try toimprove the dielectric properties, will be discussed. We detail in this last part substitutions havingbeen made on the site of barium and manganese and the creation of a phase having a differentcation in the present yttrium site and having dielectric properties very interesting also.

Metamaterials are humanly engineered artificial electromagnetic materials which produce electromagnetic properties that are unusual, yet can be observed readily in nature. These unconventional properties are not a result of the material composition but rather of the structure formed. The objective of this thesis is to investigate and design smaller and wideband metamaterial-inspired antennas for personal communication applications, especially for WiMAX, lower band and higher band WLAN applications. These antennas have been simulated using HFSS Structure Simulator and CST Microwave Studio software. The first design to be analysed is a low-profile metamaterial-inspired CPW-Fed monopole antenna for WLAN applications. The antenna is based on a simple strip loaded with a rectangular patch incorporating a zigzag E-shape metamaterial-inspired unit cell to enable miniaturization effect. Secondly, a physically compact, CSRR loaded monopole antenna with DGS has been proposed for WiMAX/WLAN operations. The introduction of CSRR induces frequency at lower WLAN 2.45 GHz band while the DGS has provided bandwidth enhancement in WiMAX and upper WLAN frequency bands, keeping the radiation pattern stable. The next class of antenna is a compact cloud-shaped monopole antenna consisting of a staircase-shaped DGS has been proposed for UWB operation ranges from 3.1 GHz to 10.6 GHz. The novel shaped antenna along with carefully designed DGS has resulted in a positive gain throughout the operational bandwidth. Finally, a quad-band, CPW-Fed metamaterial-inspired antenna with CRLH-TL and EBG is designed for multi-band: Satellite, LTE, WiMAX and WLAN.

Les interphases sont souvent considérées comme responsables des propriétés physiques des nanodiélectriques inexplicables par les lois de mélange. La prédiction de la permittivité diélectrique des nanodiélectriques nécessite de reconsidérer la permittivité intrinsèque et le volume de l'interphase. Malgré le besoin d'une caractérisation locale de ces régions interfaciales nanométriques, aucune méthode expérimentale fiable n'a encore été développée. La Microscopie à Force Electrostatique (EFM) constitue une technique prometteuse pour atteindre ce but. L'objectif de cette thèse est de développer des protocoles expérimentaux et des méthodes d’interprétations du signal appropriés pour évaluer l’aptitude de l’EFM à l'étude des interphases dans les nanodiélectriques. Nous avons eu recours d’abord à des simulations numériques par éléments-finis pour approfondir notre compréhension de l'interaction entre une sonde EFM et plusieurs types d'échantillons nanostructurés, permettant par la suite de simuler la réponse spécifique face à un nanocomposite possédant une interphase. Nous avons proposé un modèle électrostatique de nanodiélectrique possédant trois phases, selon lequel, nous avons conçu et synthétisé des échantillons modèles aux propriétés connues afin de jouer le rôle de matériaux nanodiélectriques de référence pour les mesures EFM. Par conséquent, nous avons pu développer plusieurs protocoles expérimentaux et d’analyses du signal utilisant des modes DC et AC de détection du gradient de force pour caractériser les interphases dans des nanocomposites. Ces techniques constituent un ensemble polyvalent de méthodes d’étude des interphases avec un impact réduit des effets parasites communément convolués dans les signaux EFM. Enfin, une quantification de la permittivité de l'interphase de nos échantillons modèles a été possible par corrélation avec nos simulations numériques. / Interphases are usually considered to be responsible for the physical properties of nanodielectrics unexplainable by general mixture laws. The prediction of the effective dielectric permittivity of these materials needs to reconsider the intrinsic permittivity and the volume of the interphase. Despite the urge for a local characterization of these nanometric interfacial regions, no reliable experimental method has been developed yet. The Electrostatic Force Microscope (EFM) constitutes a promising technique to fulfill this objective. The aim of this thesis is to develop appropriate experimental protocols and signal analysis to explore the ability of EFM to the study of interphases in nanodielectrics. We first resorted to finite-element numerical simulations in order to deeper our understanding of the interaction between an EFM probe and several types of nanostructured samples, allowing to simulate afterwards the specific response to a nanocomposite possessing an interphase. We proposed a three-phase electrostatic model of a nanodielectric, upon which, we designed and synthesized model samples of known properties to play the role of a reference nanodielectric material for EFM measurements. Consequently, we were able to develop several experimental protocols and signal analysis with both DC and AC force gradient EFM modes. These techniques offer versatile methods to characterize interphases with reduced impact of the parasitic effects commonly convoluted within EFM signals. Finally, a quantification of the interphase in our nanodielectric model samples was possible thanks to correlation with our numerical simulations.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:54:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RanilsonCF_TESE.pdf: 2036029 bytes, checksum: f7ba8fa789f5420decc75fb98f14f807 (MD5) Previous issue date: 2010-07-27 / The main purpose of this work was the development of ceramic dielectric substrates of bismuth niobate (BiNbO4) doped with vanadium pentoxide (V2O5), with high permittivity, used in the construction of microstrip patch antennas with applications in wireless communications systems. The high electrical permittivity of the ceramic substrate provided a reduction of the antenna dimensions. The numerical results obtained in the simulations and the measurements performed with the microstrip patch antennas showed good agreement. These antennas can be used in wireless communication systems in various frequency bands. Results were satisfactory for antennas operating at frequencies in the S band, in the range between 2.5 GHz and 3.0 GHz. / O objetivo principal deste trabalho foi o desenvolvimento de substratos diel?tricos cer?micos de niobato de bismuto (BiNbO4) dopados com pent?xido de van?dio (V2O5), com alta permissividade el?trica, usados na constru??o de antenas patch de microfita com aplica??es em sistemas de comunica??es sem fio. A alta permissividade el?trica do substrato cer?mico proporcionou uma redu??o no tamanho das antenas. Os resultados num?ricos obtidos nas simula??es e medi??es realizadas com as antenas patch de microfita mostraram boa concord?ncia. Essas antenas podem ser usadas em sistemas de comunica??es sem fio em v?rias faixas de freq??ncias. Foram obtidos resultados satisfat?rios em antenas com freq??ncias de opera??o na banda S, na faixa compreendida entre 2,5 GHz e 3,0 GHz.

Cette thèse est consacrée à la réalisation de composites constitués d’inclusions ferromagnétiques dispersées dans une matrice diélectrique en vue d’obtenir des absorbeurs hyper fréquences dans la gamme 1 GHz – 5 GHz. La principale originalité de notre étude repose sur l’utilisation de particules à forte anisotropie géométrique dites sous forme de «pétales». En raison de leurs bonnes propriétés magnétiques (perméabilité et aimantation à saturation élevées), notre choix s’est porté sur l’utilisation d’alliages NiFeMo et FeSiAl pour cette étude. Dans un premier temps, les particules sous forme de pétales sont obtenues par mécanosynthèse. Un ajustement des paramètres de broyage a permis d’obtenir des pétales avec différents rapports de forme (longueur latérale sur épaisseur). Les particules sont ensuite incorporées à une barbotine constituée d’un liant et d’un plastifiant qui est par la suite coulée en bandes selon le procédé Doctor Blade. Les propriétés structurales et magnétiques des particules broyées ainsi que l’orientation des particules dans le composite ont été caractérisées. Dans une seconde partie, les spectres de perméabilité et de permittivité des composites ont été mesurés en cellule monospire et en ligne coaxiale APC7. Les évolutions des spectres en fonction de la quantité de particules dans le composite ainsi qu’en fonction du rapport de forme des particules ont été étudiées. Il a été montré que la transformation en pétales permettait d’obtenir des niveaux élevés de perméabilité et de permittivité. Ainsi, afin d’avoir un absorbeur de qualité, il est nécessaire de limiter les niveaux de permittivité en enrobant les particules. Les pétales NiFeMo ont été enrobés par de la silice selon le procédé Stöber et ceux à base de FeSiAl par oxydation partielle. Les propriétés magnétiques et électriques dynamiques de composites chargées par des pétales enrobés ont également été étudiées. Des modèles analytiques (loi de mélange de Maxwell-Garnett pour la perméabilité et lois d’Odelevsky et de Mclachlan pour la permittivité) ont été utilisés pour reproduire les principales caractéristiques radioélectriques des spectres de perméabilité et de permittivité Enfin, les performances électromagnétiques de ces composites ont été évaluées en considérant le problème générique de la réflexiond’une onde plane sur des revêtements recouvrant un support métallique. Le passage sous forme de pétales a permis de gagner en taux de charge et en épaisseur de couche absorbante par rapport aux composites chargés par des sphères. Cependant, un taux de charge élevé en pétales entraine une augmentation importante de la permittivité réelle et nuit à la condition d’accord. L’enrobage à la silice des pétales NiFeMo a permis de réduire la permittivité et d’atteindre un niveau d’absorption plus important. Ainsi, nous avons pu réaliser des matériaux composites plus légers et plus minces, absorbants dans la gamme de fréquence recherchée / This thesis deals with composites material containing ferromagnetic flaky-shaped particles (high length to thickness ratio) which exhibit improved microwave properties in terms of permeability spectra. It aims at obtaining effective absorbers in the 1 GHz – 5 GHz range. Because of their good magnetic properties (high permeability and saturation magnetization), NiFeMo and FeSiAl alloys were chosen as fillers. Firstly, composite sheets containing flaky-shaped particles were elaborated. Particles with different aspect ratios were obtained through a ball-milling process and then mixed with polymers in a slurry which is casted into sheets by using the Doctor Blade method. Structural and magnetic properties of milled particles and their orientation in the dielectric matrix were investigated. Then, permeability and permittivity spectra measurements were carried out using a single coil permeameter and a standard APC-7 coaxial line. Their evolutions with the particles aspect ratio and the particles volume content in the matrix were studied. It was shown that flaky shaped particles exhibit higher permeability and permittivity levels. Hence, to avoid impedance mismatch, lowering permittivity levels by using an insulating layer is necessary. Consequently,NiFeMo flakes were coated with a silica layer through the Stöber process and FeSiAl flakes with an oxide layer through oxidation. Electromagnetic properties of composites filled with coated flakes were also studied. In addition, permeabilityspectra were fitted combining the Landau-Lifshitz-Gilbert equation and the Maxwell-Garnet mixing rule. Permittivity spectra were fitted using Odelevsky and Mclachlan laws. Finally, their efficiency as a microwave absorber is estimated by calculating the reflection loss of a normal incident electromagnetic wave on an absorbing layer backed by a perfect conductor. Using flaky particles instead of spherical ones allowed the use of lighter and thinner layer. However, it resulted in high permittivity levels and lead to impedance mismatches. Insulating NiFeMo flakes with a silica layer reduced permittivity levels and allowed better absorbing properties. By using flaky shaped particles, we elaborated thinner and lighter microwave absorbers in the 1 GHz – 5 GHz range.

Abstract The main objective of this thesis was to research and develop a sensitive characterization method for dielectric powdery substances which could be utilized in various industrial and research fields. With modern electromagnetic simulation tools and the presented experimental measurements, the characterization of dielectric powders using an indirectly coupled open-ended coaxial cavity resonator operating in TEM mode at 4.5 GHz was found to have potential. The modelling and the experimental measurement results of commonly used dielectric powders revealed that, from the nine classical mixing rules, it was possible to derive reliable inclusion permittivity values when using the properties of the perturbed resonator and the Bruggeman symmetric and the Looyenga mixing theories. In addition, the determination accuracy of the inclusion permittivity was found to be greatly improved with the correction factor included into the previously presented permittivity equation of the quarter wave coaxial resonator. Determination of the dielectric losses was found to be reliable when using the differences between the perturbed and unperturbed resonator and the general mixing model equation. The sensitivity of the characterization method was researched with both humidity exposed and surfactant treated modified SiO2, Al2O3 and ZrO2 powders. Experimental results showed that the effect of adsorbed water on the particles was most pronounced when measuring the dielectric losses of the inclusions. Furthermore, a clear correlation with the theory of the general mixing model was found. Thus, in addition to the changed dielectric properties between dry and humidity exposed powders, it was also possible to determine the moisture content with reasonable accuracy. This correlated well with the traditional, mass based, determination. Stearic acid coating of the particles induced only a small change in inclusion permittivity but a notable change in dielectric losses. Unlike the cases with the larger particle sized SiO2 and Al2O3, the dielectric loss of ZrO2 inclusions, with stearic acid coating, was decreased significantly from 6.2 × 10-3 to 3.8 × 10-3. When characterizing magnesium and calcium titanate composite powders, with CaTiO3 molar ratios of 0.0, 0.02, 0.05 and 0.1, the method was found to have good sensitivity and accuracy. Additions of CaTiO3 exhibited a clear increase in net inclusion permittivities from 13.4 up to 14.9 and in dielectric loss tangents from 7.1 × 10-3 up to 8.5 × 10-3. In addition, a good correlation was found in the theoretical determination of the CaTiO3 molar ratios using the resonator measurement results and the general mixing model. The characterization method was proved to be capable of measuring the dielectric properties and detecting even very slight changes in the powders. Thus, the method could be utilized in various types of powdery material characterization, for example, in the analysis and quality control of different composite powders. / Tiivistelmä Väitöstyön päätavoitteena oli tutkia ja kehittää herkkä jauhemaisten eristemateriaalien karakterisointimenetelmä, jota voitaisiin hyödyntää usealla teollisuuden ja tutkimuksen alueella. Hyödyntäen nykyaikaisia sähkömagnetiikan simulointityökaluja sekä kokeellisia mittauksia, havaittiin TEM -moodissa 4,5 GHz taajuudella toimivan avoimen epäsuorasti kytketyn koaksiaalionteloresonaattorin soveltuvan karakterisoimaan eristejauheita. Sähkömagneettinenmallinnus yhdessä yleisesti käytettyjen eristejauheiden kokeellisten mittausten kanssa osoitti, että partikkelin permittiivisyysarvot voitiin johtaa luotettavasti. Tällöin käytettiin näytemateriaalilla täytetyn resonaattorin ominaisuuksia, sekä yhdeksästä vertaillusta klassisesta sekoitusyhtälöstä Bruggeman symmetristä ja Looyengan sekoitusteorioita. Tämän lisäksi tarkkuutta voitiin parantaa huomattavasti lisäämällä korjauskerroin aikaisemmin julkaistuun neljännesaalto-koaksiaaliresonaattorin permittiivisyyden määrittävään yhtälöön. Eristehäviöiden määrittäminen havaittiin luotettavaksi, kun käytettiin mitattavalla materiaalilla muutetun ja tyhjän resonaattorin ominaisuuksien eroja, sekä general mixing model -yhtälöä. Karakterisointimenetelmän herkkyys tutkittiin ilmankosteudelle altistetuilla, sekä pintakäsittelyllä muutetuilla SiO2, Al2O3 ja ZrO2 -jauheilla. Mittaustulokset osoittivat, että partikkelin pinnalle adsorpoituneen veden vaikutus oli kaikkein korostunein, kun mitattiin partikkelien eristehäviöitä. Tämän lisäksi havaittiin myös selkeä korrelaatio general mixing model -teorian kanssa. Näin ollen muuttuneiden eristeominaisuuksien määritysten lisäksi voitiin määrittää jauheen kosteussisältö riittävällä tarkkuudella. Tulokset korreloivat hyvin perinteisen massaeroihin perustuvan määrittämisen kanssa. Partikkelien pinnoitus steariinihapolla aiheutti ainoastaan pienen muutoksen permittiivisyyteen mutta merkittävän muutoksen eristehäviöihin. Toisin kuin suuremman partikkelikoon SiO2:lla ja Al2O3:lla ZrO2 -partikkelin eristehäviö laski huomattavasti steariinihappopinnoituksen jälkeen, 6,2 × 10-3:sta 3,8 × 10-3:een. Karakterisoitaessa magnesium- ja kalsiumtitanaattikomposiittijauheita käyttämällä CaTiO3 -moolisuhteita 0,0, 0,02, 0,05 ja 0,1 menetelmällä havaittiin olevan hyvä herkkyys ja tarkkuus mitattavan materiaalin muutoksille. CaTiO3 -määrän lisäykset aiheuttivat selkeän nousun partikkelien kokonaispermittiivisyyksissä, joka kasvoi 13,4:sta 14,9:ään, sekä häviötangentissa, joka kasvoi 7,1 × 10-3:sta aina 8,5 × 10-3:een. Tämän lisäksi resonaattorin mitattuihin ominaisuuksiin sekä general mixing model -yhtälöön perustuvan teoreettisen määrityksen havaittin korreloivan hyvin CaTiO3 -moolisuhteisiin. Karakterisointimenetelmän osoitettiin soveltuvan eristeominaisuuksien mittaukseen sekä havaitsemaan jopa erittäin pienet muutokset jauheiden eristeominaisuuksissa. Menetelmää voitaisiin hyödyntää usean tyyppisissä jauhemateriaalien ominaisuuksien määrityksissä, kuten esimerkiksi erilaisten komposiittijauheiden analysoinnissa ja laaduntarkkailussa.

Cette thèse s’intéresse à la caractérisation de couches diélectriques et magnétiques de structures multicouches par cavité résonante microonde. Les matériaux multicouches ont des propriétés électromagnétiques spécifiques et sont utilisés dans beaucoup de secteurs industriels, par exemple, dans les radiocommunications. La caractérisation électromagnétique reste une priorité pour la compréhension des caractéristiques de propagation des ondes électromagnétiques dans ces milieux. Dans ce travail de thèse nous proposons une nouvelle approche expérimentale pour déterminer les propriétés diélectriques effectives d’une structure multicouches en fonction des propriétés et de l’épaisseur de chacune des couches. En particulier, nous appliquons les expressions de permittivités issues de la méthode des perturbations utilisée en cavité résonante au cas d’un échantillon rectangulaire bicouche. L’analyse théorique établie a montré qu’une expression de simple proportionnalité reliant les propriétés diélectriques moyennes d’un matériau bicouche avec les propriétés diélectriques relatives et les épaisseurs des couches constituantes peut être obtenue. Cette méthode a été appliquée avec succès sur différents matériaux bicouches. En particulier, elle a permis la caractérisation d’une couche de YIG d’épaisseur très mince (19.6 μm) déposée par pulvérisation cathodique sur un substrat d’alumine en connaissant l’épaisseur et les propriétés diélectriques du substrat. La comparaison avec les résultats expérimentaux a révélé un bon accord entre théorie et mesure. L’analyse de l’incertitude associée au calcul de la permittivité par la méthode a montré une bonne sensibilité. Enfin, nous donnons les courbes de variation de la perméabilité effective mesurée pour un empilement bicouche avec une couche mince de YIG / This thesis aimed at characterizing the dielectric and magnetic layers of multilayer structures by using the technique of microwave resonant cavity. Multilayer structures have specific electromagnetic properties and are becoming increasingly important in many industrial domains, such as in radio-communication systems. The electromagnetic characterization remains a priority for understanding the characteristics of electromagnetic wave propagation in such environments. The thesis proposed a new experimental approach to determine the effective dielectric properties in a bilayer structure as a function of the characteristics and thickness of each specific layer. In particular, we apply the expressions of permittivities derived from the perturbations method which are used in resonant cavities in case of a bilayer rectangular sample. The established theoretical analysis leads us to propose a new expression of simple proportionality describing a relationship between the mean dielectric properties of a bilayer material and the relative dielectric properties and thickness of the constituent layers. The presented method has been successfully applied to different bilayer materials. Particularly, it allowed the characterization of a very thin layer (YIG layer) of thickness 19.6 microns deposited by cathodic sputtering on an alumina substrate by knowing the thickness and dielectric properties of this substrate. The comparison with the experimental results revealed good agreement between theory and measurement. The analysis of the uncertainty associated to the calculation of the permittivity by the presented method showed good sensitivity. Finally, we provide the curves of variation of the effective permeability measured for a bilayer stack

Le géoradar, ou Ground Penetrating Radar (GPR) en anglais, est une méthode non destructive couramment utilisée pour l'auscultation des ouvrages en béton. L'intérêt de cette méthode réside sur sa capacité à ausculter rapidement des très grandes surfaces, elle est de plus en plus employée en Génie Civil. Habituellement, cette méthode est utilisée en Génie Civil pour la localisation les aciers de renforcements, ou bien pour l'estimation de l'épaisseur d'enrobage du béton. Toutefois, la méthode GPR peut aussi être utilisée pour l'auscultation du béton. En effet, le béton est un matériau diélectrique poreux qui peut modifier la propagation des ondes électromagnétiques (EM). Les résultats les plus récents présentent la capacité du GPR à évaluer la teneur en eau. Cependant, le GPR pourrait très bien aussi être utilisé pour la détection des ions chlorure présents dans la solution interstitielle du béton, car comme les chlorures modifient la conductivité du béton ils sont susceptibles d'atténuer les ondes électromagnétiques. Néanmoins, seulement quelques études ont été menées dans ce domaine. Par conséquent, dans cette étude, nous proposons d'utiliser les ondes EM du géoradar pour estimer conjointement la teneur en eau et la teneur en chlorure du béton pour différents corps d'épreuves. Pour cela, plusieurs séries de corps d'épreuves sont utilisées avec des modes de contaminations par les chlorures différents. Une procédure de mesure de la vitesse à partir de l'analyse des signaux réfléchis est proposée. On démontre que la vitesse des ondes EM est essentiellement affectée par la teneur en eau alors que l'atténuation est sensible à la fois à la teneur en eau et à la teneur en chlorures. Ensuite, dans un second temps, nous testons différents modèles de permittivité pour prédire les mesures de constante diélectrique et du facteur de pertes évalués à partir des mesures par GPR ou de résistivité électrique. / Ground Penetrating Radar (GPR) is an usual nondestructive testing method for the assessment of concrete structures. The benefit of this method lies within its ability to assess quickly a large scale of concrete surface. Generally, GPR is used for the localization of reinforcements or for the thickness measurements. However, GPR can be also used for the diagnosis of concrete because concrete is a porous dielectric material which can modify the propagation of the electromagnetic (EM) waves. Most common results present the ability of GPR to assess moisture. But, GPR could be also used to detect the presence of chlorides into the interstitial concrete solution as chlorides can modify the concrete conductivity and altered the electromagnetic signal waves. However, only few studies have been carry-out on that field. Therefore, in this study, we propose to use GPR electromagnetic waves to evaluate both the water content and the chloride content inside the interstitial concrete solution of several tests concrete samples. So, several groups of concrete samples with the same formulation will be conditioned for different chloride contamination modes. Thereafter, a velocity measurement process will be proposed from the reflected signal wave analysis. In that process, we will show that the velocity is only affected by the water content while the attenuation strongly affected by both the water content and the chloride content. Furthermore, we will test several permittivity models to predict the dielectric permittivity and the loss factor estimated from the concrete samples measurements with the GPR device and the electrical resistivity device.

The use of ferroelectric negative capacitance (NC) has been proposed as a promising way to reduce the power dissipation in nanoscale devices [1]. According to single-domain (SD) Landau theory, a hysteresis-free NC state in a ferroelectric might be stabilized in the presence of depolarization fields below a certain critical film thickness tF, SD. However, it is well-known that depolarization fields will cause the formation of domains in ferroelectrics to reduce the depolarization energy [2], which is rarely considered in the literature on NC [3]. The improvident use of SD Landau theory to model NC devices seems to be the main reason for the large discrepancy between experimental data and the current theory [4]. Here, we will show by simulation how anti-parallel domain formation can strongly limit the stability of the NC state in a metal-ferroelectric-insulator-metal (MFIM) structure, which is schematically shown in Fig. 1.