Les composés manganites pérovskites sont des candidats potentiels pour des applications magnétiques et magnétorésistives. Ils connaissent un regain d’intérêt ces dix dernières années et la croissance de monocristaux est devenue nécessaire pour mieux comprendre et améliorer l’étude des propriétés physiques menées en amont sur des couches minces de mêmes compositions. A travers cette étude, nous nous sommes tout particulièrement intéressés au composé La0.8Sr0.2MnO3 élaboré dans un four à image par la technique de fusion de zone. Il présente ses propriétés les plus intéressantes au voisinage de la température ambiante. Les paramètres structuraux et texturaux ont été analysés par microscopie en champ proche, microscopie à balayage et en transmission. On a ainsi pu observer des macles sur toute la surface des échantillons et aussi des défauts amorphes de taille nanométrique, mais aucun joint de grain n’a été relevé. Dans la partie centrale, ces derniers, en plus grand nombre, modifient les interactions magnétiques entre domaines. En revanche, sur le bord, comme la cristallinité est meilleure, le couplage magnétique est plus fort. Une mise en ordre des domaines magnétiques s’impose alors selon un axe de facile aimantation. En transport, des effets de non linéarité dus au chauffage de type Joule ont été observés en régime de courant alternatif. Après avoir établi dans quelle gamme des valeurs de courant la réponse était linéaire, les propriétés intrinsèques des monocristaux de La0.8Sr0.2MnO3 ont été étudiées. Ainsi nous avons mis en évidence des phénomènes de relaxation de la résistance à température ambiante. Par mesure de résistance locale, la coexistence de phase entre amas métalliques et matrice isolante a été montrée. Ceci permet d’interpréter nos mesures de transport en termes de percolation de domaines. Pour finir, en régime de courant continu, nous avons mis en évidence que, près de la température de Curie, les électrons conducteurs, polarisés en spin suivant la direction d’aimantation des domaines ferromagnétiques forts, retournent, sous l’effet d’un couple magnétique, les moments des domaines ferromagnétiques faibles de façon continue et réversible, pouvant générer une hausse de 30% de l’aimantation dans le matériau. / Perovskite manganite compounds are potential candidates for magnetic and magnetoresistive applications. They have known a resurge in interest during the last ten years and the growth of single crystals has become necessary to better understand and improve the study of the physical properties carried out on thin films of the same composition. In the present work, we were quite particularly interested in the La0.8Sr0.2MnO3 compound elaborated in an image furnace by the floating zone technique. Its most exciting properties can in fact be studied at room temperature. The structural and textural parameters were analyzed by near field microscopy, as well as by scanning and transmission microscopy. We were thus able to observe twins on the surface of all samples and also amorphous defects of nanometric size, but no grain boundaries were found. Concentrated mainly in the central part of the material, these modify the magnetic interactions between domains. On the other hand, near the edges, as the crystal structure is better maintained, the magnetic coupling is stronger. An ordering of the magnetic domains could be found, along an axis of easy magnetization. In transport, experiments non-linear effects due to Joule heating were observed in the alternating current regime. Having established in which range of current values the response was linear, the intrinsic properties of the La0.8Sr0.2MnO3 single crystals were studied, for example, relaxation phenomena of the resistance at room temperature. By measuring the spreading resistance, the phase coexistence between metallic clusters and an insulating matrix was revealed. This allows us to interpret our transport measurements in terms of percolation of ferrometallic domains. To finish, in the direct current regime, we show that, near the Curie point, the conduction electrons, spin-polarized according to the magnetization direction of hard ferromagnetic domains, flip, under the influence of a magnetic torque, the moments of soft ferromagnetic domains in a continuous and reversible way, being able thereby to lead to an enhancement of up to 30 % of the magnetization in the material.

La possibilité de focaliser l'énergie acoustique ou électromagnétique à la fois spatialement et temporellement constitue depuis quelques années un sujet de recherche intéressant en raison de la diversité et de l'importance des applications. Dans le domaine des télécommunications, en particulier en acoustique sous-marine, en téléphonie mobile et dans le domaine des réseaux locaux sans l, l'un des enjeux majeurs consiste à trouver des techniques sécurisées pour acheminer la plus grande quantité d'information possible entre un émetteur et différent utilisateur via l'utilisation d'ondes acoustiques ou électromagnétiques. Ces ondes sont susceptibles d'être réfléchies plusieurs fois entre l'émetteur et le récepteur compte tenu de la multitude des obstacles rencontres au cours de la propagation dans les milieux concernés. Ces obstacles pouvant être les parois des immeubles, les voitures ou les meubles dans le cas de téléphonie mobile ou bien les interfaces entre l'eau et l'air ou entre l'eau et le fond marin dans le cas de l'acoustique sous-marine. L'une des questions que se posent les chercheurs dans ce domaine, est de déterminer sous quelles conditions cette diffusion multiple peut influer positivement sur la concentration d'énergie au niveau du récepteur. D'autres applications concernent le domaine de l'imagerie et de la thérapie médicale. Il s'agit par exemple de visualiser certains organes ou tissus du corps humain au moyen d'ondes ultrasonores (fréquence allant de 1 MHz µ a 10 MHz). On cherche également à détecter, localiser et détruire les calculs rénaux et les tumeurs du sein ou du cerveau par concentration des ondes ultrasonores d'un fa» con non invasive. Le champ d'applications s'étend au contrôle non destructif des matériaux, on s'intéresse à l'observation des irrégularités dans les métaux ou encore a la géophysique pour la recherche pétrolière. Nous nous proposons dans cette thèse de donner différents modèles de retournement temporel et d'étudier et de simuler leurs propriétés de focalisation. Apres avoir dans un premier temps explique le principe général du retournement temporel et différentes approches de cette technique, nous décrivons plus précisément le contexte particulier de notre étude.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'imagerie non-destructive en électromagnétisme. L'originalité du travail réside, tout d'abord, dans sa forte connotation expérimentale. Celle-ci a abouti à la construction d'un prototype RADAR capable d'acquérir des données multisources-multistatiques dans la gamme de fréquence [2-4] GHz. De plus, ce système implémente la formation de voies au moyen d'un réseau d'atténuateurs/déphaseurs commandé numériquement.Les expériences menées relèvent, d'une part, de l'imagerie qualitative. Le Retournement Temporel, ainsi que les méthodes DORT et TR-MUSIC, ont été appliqués afin de détecter et localiser des cibles diffractantes. Le cas des milieux réverbérants a notamment été abordé.D'autre part, le prototype a été utilisé dans le cadre de la diffraction inverse quantitative sur des données très limitées en ouverture. Un algorithme itératif non-linéarisé prenant en compte l'aspect multi-fréquentiel des données a été adapté à la configuration expérimentale notamment grâce à une procédure de calibration performante.Enfin, la possibilité de greffer les avantages du Retournement Temporel sur ces techniques quantitatives a été étudiée. L'objectif est l'amélioration des résultats dans des milieux aléatoires proches de ceux rencontrés notamment en imagerie médicale (détection de tumeurs) ou en sondage du sous-sol (détection de mines, de nappes de pétrole). / This thesis deals with non-destructive electromagnetic imaging. Its originality lies, primarily, in a marked experimental approach, which has led to the realization of a RADAR prototype able to acquire multisource-multistatic data within the [2-4] GHz frequency band. Furthermore, the system implements beamforming through a numerically-controlled attenuator/phase shifter array.On the one hand, qualitative imaging experiments have been performed. Time Reversal, as well as DORT and TR-MUSIC methods, have been applied to detect and localize scattering objects. In particular, the case of reverberating media has been dealt with.On the other hand, the prototype has been used for quantitative inverse scattering with very aspect-limited data. A non-linearized iterative algorithm taking into account the multi-frequency nature of the data has been adapted to the experimental configuration through a performing calibration procedure.Finally, the possibility of exploiting the features of Time Reversal within the quantitative frame has been studied. The goal is the improvement of the results in random media mimicking those typical of medical imaging (tumor detection) or sub-surface probing (land mine or oil detection) applications.

Cette thèse rassemble des travaux réalisés dans le cadre du transfert de la technologie des mémoires TAS-MRAM (acronyme pour mémoires magnétiques à accès aléatoire à écriture assistée thermiquement) entre le laboratoire Spintec et la société Crocus-Technology. L'objectif de cette thèse était de trouver des solutions permettant le fonctionnement des TAS-MRAM sur une gamme de température(-s) étendue(-s). Le stockage de l'information dans les TAS-MRAM repose sur le piégeage d'une couche ferromagnétique par couplage d'échange avec une couche antiferromagnétique (AF). Mon travail a consisté à étudier l'écriture des cellules mémoires TAS-MRAM en utilisant deux AFs d'épaisseur variable, l'IrMn dans un premier temps, puis le FeMn. L'utilisation de ce type de cellules mémoires a permis d'accéder à des temps de chauffage très courts afin d'étudier l'influence de l'activation thermique, dans une gamme de temps allant de 10ns à 100µs. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence le rôle de l'activation thermique dans l'écriture des points mémoires, pour l'ensemble des épaisseurs choisies des deux AF et ce dans l'étendue complète de la gamme de temps de chauffage explorée. Ils ont montré également que l'augmentation de l'épaisseur de l'AF permet d'augmenter la stabilité thermique de l'information dans la mémoire. Néanmoins, en augmentant l'épaisseur d'IrMn, le rôle réduit de l'activation thermique pour les durées de chauffage les plus courtes aboutit à des températures d'écriture trop élevées. Le FeMn en revanche s'est révélé être un bien meilleur candidat pour la réalisation de TAS-MRAM en montrant qu'il était possible d'obtenir une stabilité thermique identique à celle de l'IrMn tout en permettant de réduire les températures d'écritures pour les impulsions de chauffages les plus courtes. Les résultats suggèrent que la température de Néel du FeMn, plus basse que celle de l'IrMn est à l'origine de cette différence de température d'écriture lorsque le rôle de l'activation thermique diminue.

Le principal but de cette thèse est d'adapter une méthode basée sur le retournement temporel, la méthode DORT (Décomposition de l'opérateur Retournement Temporel), a l'imagerie médicale. La plupart des résultats concernent aussi d'autres domaines de l'imagerie acoustique. En effet, l'échographie médicale a subi un important développement, mais reste limite chez certains patients par le fait que les tissus sont inhomogènes. La focalisation, et donc la qualité de l'image sont fortement dégrades par la traversée de milieu inhomogènes. Pour corriger ce problème et obtenir une bonne focalisation, il est nécessaire d'estimer les fonctions de Green de points du milieu. Nous proposons une approche par retournement temporel. Nous étendons la théorie de la méthode DORT au mode d'acquisition échographique, et introduisons le model de transducteurs virtuels qui permet de traiter le problème facilement. Ensuite, nous étendons la méthode aux signaux aléatoire (speckle) qui sont les signaux majoritaires en imagerie médicale, et en proposons une interprétation statistique basée sur le théorème de Van Cittert Zernike. L'étude des objets étendus est aussi faite. Finalement, échographie médicale utilise des signaux larges bandes, alors que la méthode DORT est principalement une méthode monochromatique. Des méthodes permettant d'obtenir les fonctions de Green temporelles sont développes dans le chapitre 5. En particulier, nous présentons la décomposition de Opérateur Retournement Temporel dans le domaine temporel, ce qui fait intervenir un tenseur d'ordre 4.

De nos jours, les maladies cardiaques représentent la première cause de décès dans le monde. Parmi ces maladies, les occlusions coronariennes occupent un rôle important. Aussi, 10 à 15 % de la population souffre de calculs urinaires et ces pourcentages augmentent d'année en année dans les pays industrialisés. Considérant ces données et le fait que les outils médicaux actuels ne permettent pas de répondre à l'ensemble des besoins exigés par ces domaines, il existe une opportunité intéressante pour le développement d'appareils mieux adaptés. Le présent mémoire a pour but de démontrer le potentiel technologique d'un générateur miniaturisé d'ondes mécaniques comme futur dispositif médical dans les domaines de la lithotritie intracorporelle et de la cardiologie d'intervention. Le générateur proposé exploite les ondes acoustiques (profil de pression) pour briser les calculs urinaires ou traverser les occlusions coronariennes. Le concept présenté vise à être plus efficace, plus sécuritaire et moins dispendieux que les appareils actuels. Pour parvenir à générer le profil de pression désiré à l'extrémité d'une longue et mince tige, un processus d'amplification exploitant la focalisation des ondes dans un solide et la dispersion dans un guide d'ondes est utilisé. Ce processus nécessite une étape préliminaire de calibration qui permet de caractériser les propriétés acoustiques des milieux de propagation (concentrateur et guide dispersif). Tirant profit du retournement temporel, il est ensuite possible de concentrer spatialement et de compresser temporellement le signal de calibration pour former le profil de pression désiré. Le gain combiné de ces méthodes permettent de respecter les requis fixés pour l'appareil. Le prototype fabriqué est composé d'une source acoustique convergente, d'un guide d'ondes dispersif ainsi que d'un réducteur de section. La source acoustique comprend sept transducteurs piézoélectriques couplés sur la surface extérieure d'un concentrateur en aluminium 6061-T6 de forme semi-sphérique. Chaque transducteur est identique et possède une fréquence centrale de 695 kHz. Une tige de 3.2 mm de diamètre et 1.8 m du même alliage est fixée au concentrateur. Cette dernière représente le guide dispersif. Enfin, un réducteur de section permet de réduire le diamètre d'émission à 1.6 mm. Les performances du prototype ont été caractérisées en mesurant le profil de pression émis dans l'eau à l'extrémité du réducteur de section. La forme du signal mesurée correspond bien à celle désirée, c'est-à-dire un pulse gaussien à la fréquence de résonance des transducteurs. Des pics de pression à 160 bar et -100 bar ont aussi été obtenus dans l'eau.De plus, des essais sur une pierre artificielle ont permis de mettre en évidence un taux de pénétration d'environ 1 mm/min, et ce, pour une fréquence de tirs de 5 Hz. Une forme de cavitation a aussi pu être observée. Malgré le fait qu'il reste plusieurs défis à relever avant de présenter un appareil fonctionnel, les résultats obtenus sont encourageants et confirment le potentiel associé à la technologie développée pour les domaines ciblés.

Le développement de techniques de focalisation et d'imagerie à haute résolution pour les sources acoustiques et vibratoires à basse fréquence est l'un des enjeux de la recherche actuelle en acoustique, notamment pour exciter localement et analyser des structures vibroacoustiques complexes tout en conservant des propriétés de haute résolution. Ces propriétés sont nécessaires lorsque la taille des objets étudiés est plus petite que la longueur d'onde mise en jeu. Nous désirons une méthode flexible, rapide, précise, non invasive, et unifiée d'excitation et d'analyse. Celle-ci doit être applicable tant dans le domaine des vibrations dans les structures que dans le domaine des ondes acoustiques tridimensionnelles. Pour cela, nous nous basons sur la technique du puits à retournement temporel, qui n'a, à ce jour, été mise en oeuvre que pour la focalisation d'ondes de Lamb dans une cavité ergodique ou avec des ondes électromagnétiques. Aucune technique d'imagerie n'a, avant cette thèse, été dérivée du puits à retournement temporel. La méthode du puits à retournement temporel est adaptée pour la focalisation à basse fréquence. Elle permet d'exciter localement une structure avec une grande intensité, et possède des capacités de super-résolution. Malgré tout, nous démontrons que cette méthode est difficilement applicable en situation pratique, puisqu'elle fait perdre le caractère non invasif nécessaire à la plupart des applications. En revanche, nous présentons dans ce manuscrit une technique nouvelle d'imagerie de sources vibratoires et acoustiques, basée sur le puits à retournement temporel. Cette technique non invasive d'imagerie, utilisant des dispositifs de mesure similaires aux techniques de formations de voies ou d'holographie en champ proche, permet d'obtenir une image des sources vibratoires ou acoustiques à très haute résolution de manière rapide. L'approche de cette nouvelle méthode d'imagerie est décrite. Des applications à l'imagerie de sources d'impact sur une plaque encastrée, ainsi qu'à l'imagerie de sources acoustiques en champ libre et en milieu sous-marin profond sont proposées. Une application à l'imagerie de sources acoustiques à basse fréquence sur une guitare est développée. Ces résultats représentent les premières applications de l'imagerie par puits à retournement temporel numérique. Les limites, la théorie, et la mise en oeuvre de cette technique d'imagerie à haute résolution sont étudiées et détaillées. II est démontré que cet outil possède des performances et des limites similaires à l'holographie en champ proche, tout en dépassant les capacités à basse fréquence des techniques classiques de localisation limitées en résolution couramment utilisées, comme le beamforming ou le retournement temporel.

Cette thèse s'inscrit dans la thématique des MRAM, nouvelles mémoires non volatiles utilisant des propriétés originales de l'électronique de spin. Le but de ce travail a été principalement de démontrer qu'un nouveau concept de MRAM était possible afin de passer outre les limitations imposées par chacune des générations déjà existantes (TA-MRAM et STT-RAM). Pour cela, leurs avantages respectifs ont été combinés, à savoir la stabilité thermique pour la TA-MRAM et l'écriture sans champ magnétique pour la STT-RAM. C'est ainsi qu'a été donnée au cours de cette étude la première démonstration de STT-TA-MRAM ainsi qu'une optimisation de ses propriétés grâce une structure améliorée. Le retournement de la couche de stockage par couple de transfert de spin a donc été au centre de ces recherches. Un montage expérimental innovant a également permis d'observer le retournement de l'aimantation en temps réel dans le but de mieux comprendre la physique de l'écriture. Enfin, la problématique de la durée de vie des barrières tunnel a été abordée montrant que celles-ci claquent plus lentement que prévu pour les impulsions courtes.

L'objectif des travaux présentés dans cette thèse est d'associer les outils et le formalisme développés en acoustique aux techniques propres à l'optique. Ces études ont été rendues possibles grâce aux avancées technologiques récentes qui autorisent le contrôle et la mesure, spatialement et temporellement, des ondes optiques. En nous appuyant sur un système permettant de contrôler et de mesurer spatialement le champ complexe optique, nous avons enregistré la matrice de transmission d'un milieu diffusant. Nous exploitons cette matrice pour focaliser la lumière et détecter des images à travers le milieu ainsi que pour l'étude de ses propriétés physiques. En utilisant un montage et un modèle similaire, nous mesurons ensuite à travers un milieu aberrateur la matrice de réflexion d'un milieu contenant quelques diffuseurs efficaces. Nous exploitons la décomposition en valeurs singulières de cette matrice pour détecter les diffuseurs et focaliser la lumière sélectivement sur plusieurs d'entre eux, en compensant les aberrations du milieu de propagation. Une autre approche présentée est l'exploitation de l'analyse de la matrice de réflexion pour l'étude des modes de rayonnement d'une particule unique. La dernière étude réalisée concerne l'application du retournement sur modulation en optique. Cette technique consiste à apprendre les réponses d'un milieu diffusant ou réverbérant à une modulation et à exploiter ces réponses pour focaliser la lumière au sein du milieu. Nous prouvons l'efficacité de cette technique pour la focalisation temporelle dans une cavité et tentons de l'étendre pour une focalisation à la fois spatiale et temporelle.

Dans une première partie les principes du retournement temporel sont exposés, ainsi que son application aux ondes électromagnétiques, et plus spécifiquement aux hyperfréquences. Puis, deux montages de miroirs à retournement temporel dans le domaine du gigagertz sont décrits, ainsi que les résulats expérimentaux obtenus en terme de focalisation spatio-temporelle. Enfin, des expériences de focalisation sub-longueur d'onde par retournement temporel sont démontrées, et un lien avec l'optique de champ proche vient appuyer théoriquement les mesures réalisées. La deuxième partie est consacrée aux télécommuncations par retournement temporel. On introduit les deux principales méthodes envisagées pour les réseaux locaux sans fils haut débit (MIMO et UWB). Le lien entre ces méthodes et le retournement temporel est explicité. Puis, des communications par retournement temporel réalisées avec des ultrasons dans un milieu indoor petite échelle sont étudiées et discutées. On compare alors le retournement temporel, qui est un filtre adapté à la propagation, et le filtre inverse de la propagation, en terme de télécommunications. Une méthode hybride, le filtre inverse itératif, est proposée et comparée au retournement temporel. Des expériences de télécommunications par retournement temporel électromagnétiques sont enfin présentées. Celles-ci sont réalisées avec le miroir à 2.45 GHz, sur 200 MHz de bande passante, dans une cavité faite d'aluminium. Les avantages de la méthode sont étudiées en fonction des paramètres suivants: nombre d'antennes du miroir, nombre d'utilisateurs, bande passante, temps d'absorption du milieu, bruit externe présent dans le milieu.