Des boîtes quantiques à fort confinement tridimensionnel et de très basse densité (106cm-2) ont été démontrées dans des structures qui ont été originellement développées comme des double puits quantique de GaAs/AlAs avec des barrières de GaAlAs. Le fait que ces structures soient de type II permet de détecter les boîtes quantiques très facilement grâce à la très longue durée de vie des excitons indirects (de l'ordre de quelques millisecondes) et à leur capacité à diffuser efficacement (jusqu'à 100mm) dans les pièges zéro dimensionnels. Cet effet est généralement difficile à obtenir dans les structures directes. Les boîtes quantiques peuvent donc être facilement remplies par des excitons, provoquant la formation, non seulement d'excitons, mais aussi d'excitons chargés et de biexcitons, et également de molécules excitoniques plus complexes montrant un caractère zéro dimensionnel.<br />Ce travail est consacré à l'étude des complexes excitoniques fortement confinés, à leur nature et aux processus permettant leur formation.<br />Nous présentons des études spectroscopiques de l'émission d'une boîte quantique unique sous différentes conditions d'excitation et détectée de différentes manières.<br /> La possibilité de contrôler optiquement le nombre d'électrons et de trous qui occupent les niveaux discrets des boîtes quantiques nous a permis d'étudier la formation de complexes multi-excitoniques en fonction de la densités d'excitons. Les effets observés sont décrits par le modèle de la normalisation des bandes d'énergie comprenant les effets multi-corps, les interactions d'échange et les effets de corrélation.<br />L'influence d'un champ magnétique sur les complexes multi-excitoniques est d'abord discutée. De manière générale, il est montré comment l'application d'un champ magnétique modifie la structure énergétique des transitions observées. Des propriétés typiques de boîtes quantiques telles que l'effet Zeeman, décalage diamagnétique et l'énergie de liaison excitonique sont discutées. Ces études ont permis une analyse de la symétrie et de la taille du potentiel de confinement des boîtes.<br />Ensuite, les mécanismes de capture d'excitons dans les boîtes sont considérés. Le rôle important des processus de diffusion contribuant au temps de relaxation de l'émission des boîtes quantiques uniques est discuté sur la base d'expériences de spectroscopie résolue en temps.<br />Le rôle des processus radiatifs et non radiatifs dans l'émission de complexes multi-excitoniques est montré dans l'émission thermiquement activée de boîtes quantiques uniques.<br />Les mesures de corrélation de photon ont permis la classification des différentes lignes d'émission des complexes multi-excitoniques, d'étude du caractère de mécanisme de capture des porteurs photo-créés et la dynamique des fluctuations de charge caractéristiques d'une boîte quantique unique.<br />L'approche expérimentale à un problème de boîte quantique unique est largement discutée et des modèles théoriques sont appliqués pour décrire les effets observés.

Nous présentons une étude numérique et expérimentale des propriétés de réfraction des matériaux à bandes photoniques interdites bidimensionnels diélectrique et métallique en micro-ondes. Nous examinons en particulier les effets d'ultraréfraction et de super prisme dans une gamme de fréquences 6 GHz et 16 GHz. L'étude numérique est concentrée sur des structures bidimensionnelles finies et infinies. Dans le cas des structures finies nous avons utilisé un logiciel de simulation basé sur la méthode des éléments finis. Quant aux structures infinies nous avons utilisé la méthode des ondes planes et la méthode de la super cellule. Les aspects expérimentaux sont concentrés sur la vérification des prédictions numériques. Nous montrons qu'un matériau à bandes interdites photoniques diélectrique se comporte comme un milieu homogène linéaire et isotrope dans sa première gamme de fréquences permises. Dans la première bande de fréquences interdites, nous vérifions que les photons ont une probabilité de transition non nulle dans une région de l'espace qui, classiquement leur serait interdite. Au bord de la bande interdite, nous obtenons un effet ultraréfractif. Puis nous étudions effet d'une répartition de défauts dans la structure diélectrique, et nous montrerons que les défauts de surface changent la trajectoire de l'onde dans le cristal photonique et permettent l'excitation de nouveaux modes électromagnétiques. Ces propriétés peuvent aboutir à une amélioration du rendement des antennes et des multiplexeurs en longueur d'onde. Dans le cas d'un matériau à bande interdite photonique métallique, nous montrons numériquement et expérimentalement qu'il se comporte comme un milieu homogène ultraréfractif dont l'indice effectif est compris entre 0 et 1. Nous vérifions aussi que dans la première bande de fréquences interdites, les défauts de surface dans les cristaux métalliques changent la trajectoire de l'onde électromagnétique et permettent l'excitation de nouveaux modes électromagnétiques

Faire appel à la micro imagerie par résonance magnétique (IRM), pour étudier des pathologies chez l'homme (peau et articulations périphériques) ou sur le petit animal, à un intérêt considérable en recherche biomédicale. Mais cette technique est confrontée à un réel manque de sensibilité. L'amélioration du détecteur radiofréquence (RF), en développant des petites antennes de surface, est un moyen efficace de faire reculer les limites de résolution spatiale en conservant un rapport signal sur bruit (RSB) élevé. <br />Dans ce contexte, des antennes miniatures en cuivre micromoulé ou en céramique supraconductrice ont été conçues sur le principe des lignes de transmission et fabriquées par micro technologie. Nous les avons caractérisées électriquement et en imagerie afin d'évaluer leur performance. <br />Nous avons poursuivi l'exploration de plusieurs applications biomédicales ouvertes par l'utilisation d'une antenne supraconductrice à 1,5T, qui est l'intensité de champ la plus courante en IRM. Cette approche a permis d'accéder à des résolutions spatiales de (60 µm)3 <br />isotrope sur des régions explorées telles que les zone périphériques du corps humain ou sur différents sites de la souris, avec des RSB 4 à 15 fois supérieurs à ceux obtenus avec une structure analogue en cuivre à température ambiante. D'après la théorie de Hoult-Lauterbur, un gain en RSB comparable serait obtenu avec un détecteur RF conventionnel au prix d'une <br />augmentation considérable de l'intensité du champ, entre 4 et 14 T. <br />Les résolutions ainsi accessibles sont comparables à celles couramment obtenues avec des équipements d'IRM haut champ, plus coûteux et de mise en œuvre complexe. Dans certains domaines de la recherche biomédicale, l'utilisation des antennes supraconductrices pourrait être envisagée comme une alternative aux hauts champs.

Ce travail concerne la synthèse et l'étude de nanoparticules d'oxydes de terres rares. Les agrégats sont synthétisés par LECBD (Low Energy Cluster Beam Deposition) puis déposés sur différents substrats pour analyse. La spectroscopie de photoélectrons X montre que les agrégats produits possèdent la stoechiométrie du matériau massif. Les dépôts sont imagés par microscopie électronique. Dans les conditions usuelles les agrégats déposés ont une taille faiblement dispersée autour d'une valeur moyenne de 3 nm. Les agrégats sont alors cristallisés et présentent une forme particulière, le dodécaèdre rhombique. La conservation de la structure cristalline ainsi que la stabilité particulière du dodécaèdre rhombique sont discutées en relation avec les propriétés de la liaison ionique. Les propriétés de luminescence de Gd2O3 dopé Eu3+ ont permis de mettre en évidence une transition de structure pour les agrégats de très petite taille. Cette transition peut être expliquée par la pression de Gibbs induite par la tension de surface. La simulation de la luminescence des agrégats montre l'influence importante de la surface dans l'élargissement inhomogène des spectres de luminescence des nanoparticules. Le confinement quantique dans Gd2O3 dopé Eu3+ est démontré. Le comportement observé présente des similitudes avec celui de matériaux moins ioniques. Une interprétation est proposée.

Le carbure de silicium est un matériau envisagé pour le conditionnement du combustible dans les réacteurs de quatrième génération. Ce travail a pour objectif d'étudier la capacité de confinement des produits de fission et l'évolution de la structure de ce matériau sous les effets combinés de la température et du rayonnement. Les implantations d'ions de basse énergie et l'incorporation d'analogues stables de produits de fission (Cs et I) dans des monocristaux de 6H-SiC ont été réalisées sur l'implanteur ou l'accélérateur du CSNSM. Les irradiations avec des ions lourds de haute énergie ont été effectuées au GANIL. L'évolution du profil des ions implantés et de la structure du cristal a été étudiée par RBS et canalisation. Des informations complémentaires ont été apportées par la spectroscopie d'absorption UV-visible. Les implantations d'ions de basse énergie à température ambiante conduisent à l'endommagement rapide du cristal. Par contre, une élévation de la température d'implantation (600 °C) permet de conserver un faible taux de désordre dans le cristal. Les irradiations avec des ions lourds de haute énergie n'endommagent pas les cristaux de SiC mais au contraire, elles provoquent une guérison du désordre créé préalablement par l'implantation d'ions I de basse énergie. Ces marqueurs d'iode ne diffusent pas lors d'irradiations avec des ions lourds de basse ou de haute énergie à température ambiante ou à 600 °C. Cependant, une diffusion des ions Cs a été observée lors d'un recuit thermique post-implantation à 1300 °C, température à laquelle le cristal qui comportait une couche amorphe étendue commence à retrouver une structure monocristalline.

La création d'un gaz de trous bidimensionnel dans un puits quantique (Cd,Mn)Te permet d'induire une interaction ferromagnétique entre les spins localisés du semiconducteur magnétique dilué. Une nouvelle méthode de dopage utilisant les pièges à la surface de l'échantillon a été mise au point ; elle a permis d'étendre la gamme des valeurs expérimentalement accessibles pour les densités de spins et de porteurs. Les propriétés magnétiques sont mesurées par spectroscopie magnéto-optique (photoluminescence). Nous mesurons une température critique plus élevée que la température de Curie-Weiss, ce qui suggère un effet du désordre. Des mesures locales de la photoluminescence permettent de tracer des cartes de l'aimantation spontanée, de la densité de porteurs et de la densité de spins localisés : les échantillons dopés par la surface présentent des fluctuations de densité de porteurs plus grandes que les échantillons dopés par impuretés azote, et ces fluctuations induisent directement des fluctuations de l'aimantation spontanée.

Le cadre de cette thèse est l'étude du transport électronique à l'échelle mésoscopique. C'est-à-dire que les échantillons sont de taille L < Lphi où la longueur de cohérence de phase Lphi caractérise la longueur sur laquelle les électrons gardent une mémoire de phase et peuvent donc interférer. Lphi augmente quand la température diminue (typiquement, Lphi > 1micron pour T < 100mK). Cette cohérence de phase engendre des corrections quantiques à la conductance linéaire G1 (définie par I=G1V+G2V²) qui ont été étudiées depuis le début des années 80. Pour notre part, nous avons montré l'existence d'un terme impair en champ magnétique dans la conductance non linéaire d'ordre 2 qui n'existe pas dans la conductance linéaire G1 pour des raisons de symétrie (règles d'Onsager). Ce terme donne des informations sur les interactions électron-électron. Les systèmes que l'on a étudiés sont des anneaux réalisés dans un gaz bidimensionnel d'électrons (2DEG). Dans la seconde partie de ma thèse, on a placé un conducteur normal (i.e. non supraconducteur) entièrement cohérent de phase entre 2 supraconducteurs. Dans ces conditions, il peut être parcouru par un supercourant. Nous nous sommes particulièrement intéressés à la relation supercourant-phase Isu(F) dans des anneaux supraconducteurs connectés qui sont interrompus en 2 endroits par un métal diffusif. Nous avons observé des oscillations du courant de transition (Supraconducteur/Normal) de période correspondant à h/(2e) dans la surface de l'anneau. L'enveloppe de ces oscillations diminue de façon gaussienne à fort champ et dans certains cas de façon surprenante, elle augmente à bas champ.

La thèse s'est déroulée dans le contexte de la datation par thermoluminescence. Cette méthode nécessite la mesure en laboratoire de la radioactivité naturelle. Pour cela, nous utilisons un spectromètre au germanium. Pour affiner l'étalonnage de celui-ci, nous l'avons modélisé en utilisant un code de calcul Monte-Carlo : Geant4. Nous avons développé un modèle géométrique qui prend en compte la présence de zones inactives et de défauts de collection de charges dans le cristal de germanium. Les paramètres du modèle ont été ajustés par comparaison avec des résultats expérimentaux obtenus avec une source de 137^Cs. Il apparaît que la forme des zones inactives est moins simple que présenté dans la littérature spécialisée. Ce modèle a été élargit au cas d'une source plus complexe, avec effet de cascade et corrélations angulaires entre photons : le 60^Co. Enfin, appliqué à des sources étendues, il a donné des résultats corrects et nous a permis de valider la simulation de l'effet de matrice.

Il existe actuellement deux structures nanotubulaires largement étudiées : les nanotubes de carbone (CNTs) possédant un gap de l'ordre de 1 eV et ceux de nitrure de bore (BN-NTs) dont le gap est compris entre 5 et 6 eV. Parvenir à doper ces nanotubes par substitution d'éléments chimiques pouvant introduire des états donneurs ou accepteurs est supposé être une approche prometteuse pour moduler les propriétés électroniques et optiques de ces nanostructures. Les objectifs de cette thèse ont été doubles. D'une part, il s'est agi de développer des procédés de synthèse modulables pour pouvoir produire différents types de tubes hétéroatomiques. La technique CVD assistée par aérosol et la technique de vaporisation laser ont été utilisées à cette fin. D'autre part, une analyse fine à l'échelle macroscopique et sub-nanométrique des échantillons a été réalisée principalement par microscopie électronique en transmission (HRTEM) et spectroscopie de pertes d'énergies des électrons résolue spatialement (SR-EELS).<br />Il a ainsi été mis en évidence dans ce manuscrit la possibilité de réaliser des nanotubes de type CNx et CBxNy mono- et multi-feuillets. Par ailleurs, une forte tendance à la ségrégation en domaines de type C et BN a été observée avec un localisation préférentielle et une taille des domaine spécifique, fonction de la technique de synthèse utilisée.

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