Des films minces de W et de W-Cu ont été déposés par co-pulvérisation GLAD à partir de deux cibles opposées de W et Cu. Chaque cible a été focalisée sur le centre du substrat avec un angle d'inclinaison α = 80°. Plusieurs séries d’échantillons ont été réalisées en faisant varier différents paramètres expérimentaux : la pression de travail, l’épaisseur des films ainsi que les intensités du courant des cibles. La nature des films préparés et leurs propriétés ont été étudiées pour comprendre les corrélations entre les caractéristiques structurales et les comportements électriques des films. Les paramètres expérimentaux jouent un rôle fondamental sur la forme des colonnes, leur angle de croissance, et sur la composition élémentaire des films colonnaires de W-Cu. Une variation systématique de ces paramètres a permis de relier certaines caractéristiques morphologiques et structurales aux propriétés de transport électronique dans ces films colonnaires. Le cuivre a été dissout chimiquement afin d’obtenir une structure plus poreuse, ceci dans l’objectif d’améliorer l’anisotropie électrique. Parallèlement à cette approche expérimentale, un modèle théorique a été développé pour comprendre les propriétés de conduction dans les films en tenant compte de la géométrie anisotrope des colonnes. Ce modèle a été appliqué aux films de W et W-Cu bruts et gravés. / W and W-Cu thin films were deposited by the GLAD co-sputtering technique from two opposite targets: W and Cu. Each target was focused on the center of the substrate with a tilt angle of α = 80 °. Several series were prepared changing some experimental parameters: the sputtering pressure, the film’s thickness as well as the target currents. The nature of as-deposited films and their morphological properties were studied in order to understand the correlations between some structural characteristics and electrical behaviors of these structured films. The experimental parameters play a key-role on the shape of the columns, their angle of inclination, and the elemental composition of these W-Cu films. The influence of these parameters on the films morphology was demonstrated and related to the electronic transport properties in these columnar films. The copper was chemically etched in order to obtain a more porous structure, with the aim of improving the electrical anisotropy. A theoretical model was also developed in order to understand the electrical conductivity mechanism in these columnar films taking into account the anisotropic structure of the columns. This model was applied to W, as-deposited W-Cu and etched W-Cu films.

Les TCOs (Transparent Conductive Oxide) trouvent des applications dans de nombreux domaines s'étendant del'électrochromie au photovoltaique en passant par l'opto-électronique. Parmi les matériaux historiques, les TCOs detype n font l'objet d'une littérature abondante tandis que les TCO de type p sont quant à eux étudiés de façon plusconfidentielle mais commencent à susciter un engouement, notamment dans l'objectif de jonctions p-ntransparentes.Sur la base de la théorie de la méthode de modulation chimique de bande de valence, le composé CuCrO2 destructure délafossite est considéré comme un candidat intéressant de TCO de type p. L'objectif de ces travaux estd'élaborer des films minces à base de CuCrO2 avec une transmittance optique acceptable et une conductivitéélectrique de type p élevée afin de envisager la possibilité de fabrication des jonctions p-n transparents pourdiverses applications.Dans ce travail, les films CuCrO2 ont été déposés par co pulvérisation cathodique magnétron en condition réactiveà partir de cibles métalliques. Une substitution partielle de Cr par Mg a ensuite été effectuée et l'influence del'épaisseur du film CuCrO2 :Mg sur ses propriétés optoélectroniques a été étudiée. Enfin, des revêtementsd'architecture sandwich CuCrO2 :Mg/Ag/CuCrO2 :Mg ont été élaborés en faisant varier le temps de dépôt de lacouche intermédiaire d'argent afin d'améliorer les performances optoélectroniques des films. / Transparent conductive oxides (TCOs) can be widely used in various domains from electrochromics to photovoltaicsowing to their unique optoelectronic properties. During the history of the development of TCOs, most attention hasbeen focused on n-type TCOs, while p-type TCOs have made slow progress. Recently, the studies on p-type TCOsraised many interest especially due to their potential application in the fabrication of transparent p-n junctions.Based on the theory of chemical method of valance band, CuCrO2 compound with delafossite structure isconsidered as an interesting candidate for p-type TCOs. The objective of this work is to synthesize CuCrO2-basedthin films with acceptable optical transmittance and high p-type electrical conductivity in order to explore thepossibility of fabrication of transparent p-n junctions for various applications.In this work, CuCrO2 films were deposited by reactive sputtering from metallic targets. Then, partial Cr substitutionby Mg was performed into CuCrO2 films and the influence of the films thickness on its optoelectronic properties wasstudied. Finally, sandwich architectural coatings of CuCrO2 :Mg/Ag/CuCrO2 :Mg were designed in order to improvethe films optoelectronic performances.

Les zirconates titanates de plomb (PZT) suscitent un intérêt considérable pour plusieurs applications industrielles, au regard de leurs excellentes propriétés piézoélectriques et électromécaniques. Le contexte actuel de l’innovation technologique est la miniaturisation et l’allègement des produits ; c’est pour cette raison que de nombreuses études sont menées depuis une vingtaine d’années sur les techniques et les procédés de synthèse de ces matériaux piézoélectriques sous forme de couches minces tout en garantissant une fiabilité accrue. Dans ce contexte, l’étude menée dans le cadre de cette thèse, a visé l’optimisation du procédé d’élaboration de films minces piézoélectriques de PZT par pulvérisation cathodique magnétron en mode DC et en mode Rf, en vue d’obtenir des capteurs d’efforts piézoélectriques. La synthèse in situ et la cristallisation ex-situ des films élaborés, par recuit classique (CFA) ou recuit rapide (RTA) confirme une structure pérovskite du PZT, complétées par une série de caractérisations morphologiques et structurales. Les domaines ferroélectriques à l’origine des propriétés piézoélectriques sont correctement visualisés par PFM et le calcul du coefficient piézoélectrique d33 des couches synthétisées sur des substrats métalliques, est réalisé par interféromètre laser. En parallèle, une approche expérimentale est menée sur l’évolution des performances piézoélectriques des films de PZT d’une part en fonction du mode d’élaboration et d’autre part en fonction de la texturation des couches, assurée par des traitements thermiques de cristallisation. / Recently, PZTs thin films have been spotlighted for various applications owing to their excellent piezoelectric and electromechanical properties. Most of the existing coating methods have been explored for the deposition of PZT. In this work, amorphous Pb(ZrxTi1-x)O3 (PZT) thin films were prepared by pulsed DC and RF magnetron sputtering in order to device a piezoelectric force sensors. The structure of a perovskite phase of PZT thin films was successfully characterized and morphological characterizations were investigated. Ferroelectrics properties of PZT thin films were determined using Piezoresponse Force Atomic technique (PFM) while the functional response of the films was characterized by measurements of piezoelectric d33 coefficients. Additionally, the coating processes and the crystallization behavior at different temperatures, of amorphous PZT thin films during either conventional furnace annealing (CFA) or rapid thermal annealing (RTA) were studied to understand the evolution of piezoelectric properties of films.

L’élaboration de résistances calculables basées sur des dépôts de couches métalliques ultra minces s’inscrit dans un objectif général d’amélioration des connaissances des constantes fondamentales de structure fine , de von Klitzing RK, et Josephson KJ qui constitueront probablement la future base de définition des unités électriques dans le système International.Le Laboratoire National de Métrologie et d’Essais a développé un nouveau design d’étalon de résistance en alternatif, compact et robuste, basé sur le dépôt d’un film métallique ultra mince. Des revêtements à base de Ni80Cr20, Ni50Cr50 et evanohm ont donc été déposés sur substrats en céramique plans et cylindriques, par pulvérisation cathodique magnétron dans un réacteur de type Alcatel SCM 450. Les valeurs de résistance finales sont obtenues par mesures d’impédance de haute précision (HP 3458A) et reliées aux caractéristiques des films telles que l’épaisseur, l’homogénéité (en épaisseur et en composition) ou encore la structure cristalline. Finalement, il a fallu maîtriser les dépôts de couches ultra minces métalliques résistives sur des substrats cylindriques pour obtenir, compte tenu des très faibles épaisseurs des films, une homogénéité sur toute la longueur du bâtonnet de céramique et de très fortes résistivités par carré. Une amélioration des incertitudes dans la détermination de RK est attendue avec des conséquences directes sur les choix futurs du Comité International des Poids et Mesures concernant une éventuelle redéfinition du système international d’unité. / The development of calculable resistors based on ultra thin metallic films lies within a general purpose of enhancing of our knowledge of fundamental constants (fine structure α, von Klitzing RK, and Josephson KJ) which will probably constitute the future definition basis of the electric units in the International System. The National Laboratory of Metrology developed a new design of standard AC (alternative current) resistance, compact and strong, based on ultra thin metal film deposition. The Phase Vapor Deposition process is able to elaborate films whose composition, structure, adhesion, thickness or still homogeneity are controllable. That’s why Ni80Cr20, Ni50Cr50 and evanohm thin film were thus deposited on cylindrical ceramic substrate by cathodic magnetron sputtering in an Alcatel SCM 450 type reactor. The final resistance values are obtained by high precision impedance measures (HP 3458A) and linked with the characteristics of films such as the thickness, the homogeneity (thickness and composition) or still the crystalline structure. A particular attention is also awarded to the effects of ageing and\or oxidation on the stability of the resistance values. Finally, we have to control ultra thin resistive film deposition on cylindrical substrate to obtain, considering the very weak thicknesses of coats, homogeneity on all the length of the ceramic stick and very strong resistivities by square. An improvement of the uncertainties in the determination of RK is waited with direct consequences on the future choices of the International Committee of the Weights and Measures concerning a possible redefining of the International System of unity.

La réalisation d'optiques de grandes dimensions est un élément clé à la réussite de la lithographie Extrême-Ultraviolet à 13,5 nm. Leur intégration dans les appareils de production doit permettre d'acheminer un flux lumineux intense de la source jusqu'au wafer et ainsi d'augmenter la productivité. Nous avons étudié et développé des systèmes multicouches à base de molybdène et silicium. Leurs structures ont été étudiées par réflectométrie des rayons X et leurs performances mesurées à 13,5 nm sous rayonnement synchrotron. Les résultats ont révélé une réflectivité à 13,5 nm limitée principalement à cause de la faible qualité des interfaces due à l'inter-diffusion des 2 matériaux. Nous avons aussi porté une attention particulière au traitement de substrats asphériques de grandes dimensions. Nous avons notamment utilisé des techniques de masquage permettant de contrôler les épaisseurs déposées sur des diamètres de près de 500 mm et malgré des flèches proches de 100 mm.

Les "Oxydes Transparents et Conducteurs" (TCOs) possèdent une conductivité de type métallique tout en conservant, à l'état de films minces, une absorption négligeable dans tout le domaine visible. Malgré les recherches intensives menées durant ces 35 dernières années, il est nécessaire d'obtenir des TCOs avec de meilleures performances afin de répondre aux exigences des nouveaux dispositifs opto-électroniques. C'est dans cette optique que nous avons étudié des TCOs suivants sous forme de céramiques et de couches minces : (i) ATO et AZTO (symbolisant respectivement l'oxyde d'étain dopé à l'antimoine et l'oxyde d'étain co-dopé à l'antimoine et au zinc) ; (ii) IO (symbolisant l'oxyde d'indium) dopé avec des éléments spécifiques (résultats confidentiels) qui confèrent une conductivité électronique remarquable même lorsque le dépôt est réalisé sur substrat plastique. Dans le cas de AZTO, le co-dopage nous a permis d'obtenir des céramiques très denses et conductrices, sans perte d'antimoine lors du frittage. Par ailleurs, la conductivité électronique des films minces AZTO peut être modulée grâce au co-dopage. Ainsi nous pouvons proposer de nouveaux TCOs présentant des performances adaptées aux besoins d'applications spécifiques.

Ce mémoire de thèse décrit l'implantation et l'étude spectroscopique d'atomes de césium dans un monocristal d'hélium hcp à une température de 1.1 K dont une des applications possible pourrait être une mesure du moment anapolaire du noyau de Cs. Nous avons mis en place un cryostat optique permettant de travailler pendant plusieurs mois avec un monocristal d'hélium orienté. L'implantation des atomes de césium a été réalisée par atomisation laser à partir de grains métalliques, d'abord avec un laser YAG doublé, puis avec un laser Ti:Sa femtoseconde amplifié. Ce nouveau procédé a permis d'obtenir une densité atomique supérieure tout en déposant moins d'énergie dans le cristal. La détection optique des atomes a mis en évidence un allongement notable de la durée de piègeage de la population atomique à 1.1 K par rapport à 1.6 K. La forme de raie de la transition D2 (6S1/2 --> 6P3/2) en absorption est compatible avec une levée de dégénérescence entre les sous-niveaux MJ = ±3/2 et ±1/2 de 200 cm−1, en bon accord avec les prévisions théoriques donnant l'écart en énergie entre ces sous-niveaux dans une bulle atomique présentant une anisotropie statique de 6%. L'analyse de l'intensité relative des composantes de la raie D2 permet d'inférer que la composante haute énergie correspondrait aux sous-niveaux | MJ |= 1/2 et que la déformation de la bulle autour de l'état fondamental serait négative (en forme de coussin). Nous avons cherché à vérifier la dépendance de la forme de raie avec la polarisation de la lumière. La faiblesse des effets observés laisse supposer soit que la lumière incidente est dépolarisée, soit l'axe local de l'anisotropie du cristal autour des atomes est désorienté de manière isotrope.

Cette thèse a pour objet l'élaboration et l'étude des propriétés de revêtements d'oxyde de zinc en vue de protéger le polycarbonate (PC) contre la photodégradation et ainsi d'augmenter la durabilité de ce polymère. Ces revêtements ont été déposés par pulvérisation cathodique radiofréquence à effet magnétron dans un plasma argon-oxygène. La phase plasma a été caractérisée par spectroscopie d'émission optique en fonction des paramètres de pulvérisation. Les couches de ZnO ont été soumises à des traitements thermiques dans différentes atmosphères (air, azote, vide). Il en résulte une modification de leur composition, de leurs propriétés structurales et optiques et de leurs contraintes internes.<br />L'adhésion du revêtement sur un film de polycarbonate a été caractérisée au moyen du test de pelage. Elle dépend des conditions de dépôt. Pour l'améliorer, différents traitements plasma (Ar, Ar-O2, CO2) de courte durée ont été appliqués au polymère. Ils ont augmenté l'énergie de surface du PC, le meilleur traitement étant celui à base de dioxyde de carbone. Ils ont permis une fonctionnalisation de la surface qui a été mise en en évidence par XPS.<br />L'étude de la photodégradation du PC montre que l'effet photoprotecteur du revêtement de ZnO dépend de son épaisseur et de ses conditions d'élaboration. L'introduction de couches supplémentaires d'alumine a apporté une meilleure protection du PC en évitant l'action photocatalytique de ZnO et en améliorant ses propriétés mécaniques.

Une Jonction Tunnel Magnétique (JTM) est composée de deux couches minces métalliques ferromagnétiques (cobalt, fer, nickel) séparées par une barrière isolante ultramince (alumine) dans sa forme la plus simple. Cette structure a évolué depuis la première Magnéto Résistance Tunnel (MRT) à température ambiante en 1995. Actuellement, les jonctions tunnel magnétiques sont utilisées par la nouvelle génération de mémoires vives magnétiques (MRAM) et par les têtes de lecture des disques durs.<br /> Cette étude présente l'élaboration de jonctions Co/Al2O3/Co/Ni80Fe20 par pulvérisation ionique. On veut ainsi démontrer la potentialité de cette technique de dépôt, qui est peu utilisée dans ce domaine. La mesure de la Magnéto Résistance Tunnel a été effectuée selon deux méthodes. La première méthode a nécessité le développement d'un procédé de structuration réalisé en salle blanche, afin d'élaborer les contacts électriques nécessaires à la mesure. La deuxième méthode repose sur la technique appelée CIPT (Current In Plane Tunneling). Cette deuxième technique présente l'avantage de ne nécessiter aucune structure particulière. Les résultats obtenus ont conduit à des simulations de pulvérisation ionique, effectuées à l'aide du logiciel SRIM 2003. Elles permettront à terme d'optimiser les conditions d'élaboration des films minces.

L'irradiation d'un solide par un faisceau d'ions peut conduire à l'émission d'atomes, de molécules ou d'agrégats, neutres ou ionisés, traduisant la mise en mouvement des atomes à proximité de la surface. L'étude de la pulvérisation permet alors de mieux comprendre l'état de la matière résultant de l'excitation induite par le passage de l'ion. Dans le cas d'ions lents multichargés, la neutralisation du projectile, au dessus de la surface, peut conduire à une forte excitation électronique dans un domaine de vitesse où les collisions élastiques avec les atomes de la cible sont à l'origine du ralentissement de l'ion incident. L'etude de l'effet de la charge initiale de tels ions sur le processus de pulvérisation, a été réalisée par la mesure absolue des distributions angulaires d'émission d'atomes d'uranium depuis une surface de dioxyde d'uranium. Les expériences ont été réalisées en deux étapes, la collection des particules émises sur un substrat durant l'irradiation étant suivie d'une analyse, par Spectroscopie de Rétrodiffusion Rutherford (RBS), de la surface de ces derniers. Cette methode permet de caractériser l'émission des particules neutres, qui représentent la vaste majoritée des éjecta. Les résultats obtenus donnent accès à l'évolution du processus de pulvérisation, en fonction de l'état de charge d'ions lourds xénon, sur une gamme d'énergie cinétique s'étendant de 1,5 à 81 keV et pour différents angles d'incidence des projectiles. Il apparaît, entre autres, un accroissement important du rendement de pulvérisation avec l'état de charge initial sous incidence normale.