L'objectif de cette thèse est d'étudier les débats publics tels qu'organisés par la Commission Nationale du Débat Public (CNDP), et plus particulièrement les usages du numérique pour venir « équiper » les dispositifs participatifs mis en place. Le travail mené en Sciences de l'information et de la Communication (SIC) interroge le rôle de la configuration des dispositifs de médiation dans la constitution des publics. Il s'agit d'observer comment les choix techniques effectués pour organiser la discussion contribuent à la sélection des publics, dans la mesure où ils leur permettent plus ou moins d'exprimer le lien qui les relie à l'objet du débat. Nous parlerons de leur « concernement » pour qualifier ce lien. Pour mener à bien notre enquête, nous avons mis en place une méthodologie originale de comparaison des espaces « en ligne » et « hors ligne », mobilisée sur trois études de cas : le débat Ivry Paris-XIII sur la rénovation d'un incinérateur de déchets ménagers, celui sur le projet de Parc éolien en mer des Deux Côtes et enfin celui sur le projet CIGEO, le centre d'enfouissement des déchets nucléaires à Bure. L'enjeu de la thèse est de montrer qu'en fonction des situations, la méthodologie du débat public est plus ou moins mise à l'épreuve par l'objet débattu. Les usages du numérique diffèrent également : s'il est parfois porteur d’espoirs d'inclusion de nouveaux publics dans le débat, il peut également être utilisé pour contourner l'expression de la critique sociale. Dans ces derniers cas, nous montrerons comment une forme de « gouvernementalité numérique » contribue à mettre à distance les critiques les plus radicales pour que le débat puisse se tenir, malgré tout. / The goal of this thesis is to study public debate as organized by the Commission of Public Debate (Commision Nationale du Débat Public – CNDP), and more specifically how they have employed digital solutions to “augment” the traditional channels of public participation. The manuscript is a work of Information and Communication Sciences and analyzes the role of the mediating technological devices, their configuration, and the public commons that they create. More precisely, we will discuss the technological choices that were made during the organization of the debate and to what degree these choices help or hinder the public to express their relationship and their point of view to the object of debate. Approaching the discussion in this manner will require an in depth understanding of the public’s line of concern and degree of investment. At the center of our investigation, we have designed a methodology that allows for the comparison of digital forums of debate to their traditional counterparts. This has been put into practice through three case studies : first, the debate Ivry Paris-XIII regarding the modernization of the municipality’s waste incinerator ; another on the wind farm in the “Mer des Deux Côtes” ; and finally, the debate concerning the project CIGEO, the landfill for nuclear waste in Bure, France. The main contribution of this thesis is to show that regardless of how the process is organized, the public debate depends more or less to the subject of debate. The medium through which the debate takes place shares the same quality : even if technological platforms for debate may sometime bring hope for a fair argumentation, it can just as easily be abused so as to mischaracterized the true nature of the public’s grievances. In these cases, we show how a form of digital governmentality will arise to expel the most radical ideas so that the debate can go on, nonetheless.

Le silicium a atteint sa limite d’utilisation dans de nombreux domaines tels que l’aéronautique. Un verrou concerne la conception de composants de puissance pouvant fonctionner en haute température et/ou en haute tension. Le recours à des matériaux à large bande interdite tels que le carbure de Silicium (SiC) apporte en partie une solution pour répondre à ces besoins. Le packaging doit être adapté à ces nouveaux types de composants et nouveaux environnements de fonctionnement. Or, il s’avère que l’intégration planaire (2D), composé de fils de câblage et de report de composants par brasure, ne peut plus répondre à ces attentes. Cette thèse a pour objectif de développer un module de puissance tridimensionnel pour la haute température de type bras d’onduleur destiné à l’aéronautique. Une nouvelle structure 3D originale constituée de deux puces en carbure de silicium, d’attaches par frittage d’argent et d’une encapsulation par du parylène HT a été mise au point. Ses différents éléments constitutifs, les raisons de leur choix, ainsi que la réalisation pratique de la structure sont présentés dans ce manuscrit. Nous nous intéressons ensuite à un mode de défaillance particulier aux attaches d’argent fritté : La migration d’argent. Une étude expérimentale permet de définir les conditions de déclenchement de cette défaillance. Elle est prolongée et analysée par des simulations numériques. / Silicon has reached its usage limit in many areas such as aeronautics. One of the challenges is the design of power components operable in high temperature and/or high voltage. The use of wide bandgap materials such as silicon carbide (SiC) provides in part a solution to meet these requirements. The packaging must be adapted to these new types of components and new operating environnement. However, it appears that the planar integration (2D), consisting of wire-bonding and soldered components-attach, can not meet these expectations. This thesis aims to develop a three dimensional power module for the high temperature aeronautics applications. A new original 3D structure made of two silicon carbide dies, silver-sintered die-attaches and an encapsulation by parylene HT has been developed. Its various constituting elements, the reason for their choice, and the pratical realization of the structure are presented in this manuscript. Then, we focus on a failure mode specific to silver-sintered attaches : The silver migration. An experimental study allows to define the triggering conditions of this failure. It is extended and analyzed by numerical simulations.

Discrete silicon carbide (SiC) power devices have unique characteristics that outpace those of silicon (Si) counterparts. The improved physical features have provided better faster switching, greater current densities, lower on-resistance, and temperature performances. However, there is lack of suitable commercial gate drivers that are compatible for high-voltage, and high-speed devices. There has been a great research effort required for the advancement of gate drivers for high voltage SiC transistors. A drive circuit for a SiC MOSFET needs to be optimized in normal operation to give best efficiency and same drive circuit should secure the MOSFET under unsuitable conditions. To ensure the rapid switching of these advanced SiC MOSFETs, a gate driver capable of providing the high current capability is required. In this work, three different high-power-density, high-speed, and high-noise-immunity gate driver modules for 10 kV SiC MOSFET were built and optimized.  Double-pulse test was developed for the dynamic characterization of SiC MOSFETs and gate drivers. This setup provided clean measurements of DUT voltage and current under well-defined conditions and correlated to simulation results. Designed gate drivers have thoroughly investigated to test and compare it with our future design. The influential parameters such as dV/dt, dI/dt, and gate driving capability of gate driver were adjusted according to the requirements. The short circuit protection test was performed to check the reliability of driver modules in worst conditions. Furthermore, a DC-DC converter was designed and tested with the advanced gate drivers. The driver modules were tested in designed converter under different load conditions and influential parameters were successfully demonstrated. The driver modules effectively helped in reducing the EMI and switching losses. These designed gate drivers and prototype converter provide all the attractive features and can be widely implemented in industrial applications for energy efficient systems.

Systematische Untersuchungen zur Abscheidung von Siliciumcarbid und Siliciumcarbid mit coabgeschiedenem Silicium auf Kohlenstoffsubstraten werden in dieser Arbeit vorgestellt. Die Abscheidung erfolgte mittels thermischer CVD in einer CH3SiCl3-H2-Ar-Atmosphaere. Dabei koennen neue Zusammenhaenge zwischen den Schichteigenschaften, wie chemische Zusammensetzung und Struktur, und den Beschichtungsparametern gewonnen werden. In einem zweiten Schritt kann das coabgeschiedene Silicium durch eine thermische Nitridierung in Siliciumnitrid umgewandelt werden. Bei dieser Reaktion reagiert auch die Siliciumcarbidschicht zu Siliciumnitrid. Ueber den Umweg des Titanium-Einbaus in das SiC + Si-Schichtsystem - dabei bilden sich bei der Beschichtungstemperatur Titaniumsilicide - konnte eine Mischschicht angeboten werden, die das coabgeschiedene Silicium selektiv in Siliciumnitrid umwandelt.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, unter der Verwendung des Hochgeschwindigkeitsflammspritzens (HVOF) und neu entwickelten SiC - Verbundpulvern hoch SiC - haltige Spritzschichten für den kombinierten Verschleiß- und Korrosionsschutz herzustellen. Da sich SiC in reiner Form spritztechnisch nicht verarbeiten lässt, besteht zunächst die Aufgabe SiC - Verbundpulver zu entwickeln, in denen Reaktionen der SiC - Partikel mit Matrix während der spritztechnischen Verarbeitung weitgehend vermieden werden, und eine gute Benetzung der SiC - Partikel erfolgt. Auf der Grundlage phasentheoretischer Überlegungen werden unterschiedliche Matrixlegierungen für das Herstellen neuartiger SiC - Verbundpulver entwickelt. Eine Grundlage dieser theoretischen Untersuchungen ist eine umfassende Literaturrecherche zum Benetzungsverhalten von Siliziumkarbid sowie das Ermitteln spezifischer Materialkennwerte. Die Untersuchungen zeigen auf, dass die Zersetzung von SiC im Bereich der Primärkristallisation der entsprechenden Matrixlegierungen erfolgt. Legierungszusammensetzungen, die Legierungszustandspunkte außerhalb der die Primärkristallisation begrenzenden eutektischen Rinne aufweisen, ermöglichen es, die Reaktivität der Matrixlegierung mit den SiC - Partikeln zu reduzieren und ein ausreichendes Benetzen zu realisieren. Auf Basis dieser Untersuchungen werden für kombinierte Verschleiß- und Korrosionsbeanspruchungen Matrixlegierungen auf Ni - bzw. Co - Basis entwickelt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden agglomerierte und gesinterte, sowie mechanisch gemischte Pseudolegierungen auf unterschiedlichen HVOF Systemen spritztechnisch verarbeitet. Die detaillierten Untersuchungen dokumentieren, dass es möglich ist, hoch SiC - haltige Spritzschichten für Verschleiß- und Korrosionsanwendungen mittels HVOF herzustellen. Bei der Korrelation des SiC - Gehalts in den Spritzschichten zu den Prozessparametern kann ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Prozesstemperatur sowie der Verweilzeit im Heißgasstrahl und dem SiC - Gehalt aufgezeigt werden. In den Untersuchungen können keine Zersetzungserscheinungen in den Spritzschichten nachgewiesen werden. Im Rahmen der vorwettbewerblichen Untersuchungen konnten die metallurgischen und prozesstechnischen Grundlagen für das Herstellen hoch SiC -haltiger Verbundschichten erarbeitet werden. Trotz der Komplexität der Zusammenhänge ergeben sich eindeutige, wissenschaftlich abgesicherte Richtlinien für die industrielle Umsetzung eines derartigen Schichtsystems, mit dem bis zu 60 Prozent der Beschichtungskosten für mittlere Verschleißbeanspruchungen eingespart werden können.

Chemical sensor based systems that are used for detection, identification, or quantification of various gases are very complex in nature. Sensor response data collected as a multivariate time series signals encounters gradual change of the sensor characteristics(known as sensor drift) due to several reasons. In this thesis, drift component of a silicon carbide Field-Effect Transistor (SiC-FET) sensor data was analyzed using time series. The data was collected from an experiment measuring output response of the sensor with respect to gases emitted by certain experimental object at different temperatures. Augmented Dickey Fuller Test (ADF) was carried out to analyze the sensor drift which revealed that stochastic trend along with deterministic trend characterized the drift components of the sensor. The drift started to rise in daily measurements which contributed to the total drift. / Traditional Autoregressive Integrated Moving Average (ARIMA) and deep learning based Long Short-Term Memory (LSTM) algorithm were carried out to forecast the sensor drift in reduced set of data. However, reduction of the data size degraded the forecasting accuracy and imposed loss of information. Therefore, careful selection of data using only one temperature from the temperature cycle was chosen instead of all time points. This chosen data from sensor array outperformed forecasting of sensor drift than reduced dataset using both traditional and deep learning methods.

Die Pyrolyse ausgewählter Polysiloxane und Poly(chlor)silane erzeugt meso- und mikroporöses SiC, welches als Hochtemperatur-beständiges Material für Filter, Katalysatorträger und Sensoren ein hohes Anwendungspotential besitzt. Der Pyrolyseprozess bis 1500 °C wird thermogravimetrisch und massenspektrometrisch verfolgt und die resultierenden "Bulk"-Pyrolysate mittels DRIFT-Messungen, Elementaranalyse, XRD, N2-Adsorption und FESEM charakterisiert. Zusammensetzung, Kristallinität und Poreneigenschaften des precursorabgeleiteten SiC lassen sich über die Precursorart sowie über die Pyrolysetemperatur und -dauer steuern. Die Poren entstehen je nach Precursor zwischen 1200 und 1500 °C. Im Falle von mesoporösen Pyrolysaten wird die Porenbildung in erster Linie durch die Abgabe gasförmiger Reaktionsprodukte hervorgerufen. Die Porengrößen dieser Produkte liegen zwischen 6 und 12 nm und die spezifische Oberfläche beträgt bis zu 270 m2/g. Bei den mikroporösen Pyrolysaten, gekennzeichnet durch Poren von 1,5 nm Größe und spezifischen Oberflächen bis 530 m2/g, werden die Poreneigenschaften vor allem durch den im Überschuss vorhandenen elementaren Kohlenstoff geprägt.

Methylchlorpolysilane/polycarbosilane sind geeignete Vorstufen für Siliciumcarbid. Deren Überführung in den keramischen Zustand erfolgt durch Pyrolyse bis 1500 °C. Eine Steuerung der auf der katalytischen Disproportionierung von Disilanverbindungen basierenden Synthese und das Design der Precursoreigenschaften ist über die Gestaltung des Katalysators und Reaktionsregimes sowie Additive (z. B. borhaltigen Verbindungen) gegeben. Synthetisiert wurden unterschiedliche Polysilane, Polycarbosilane sowie neuartige Polyborocarbosilane. Der präkeramische Strukturwandel der Polymere lässt sich gezielt beeinflussen, insbesondere der Vernetzungsprozess durch thermischen Energie-Input sowie durch Zugabe von reaktiven Komponenten. Der Verlauf der Molekulargewichtsverteilungsfunktionen wurde mittels Gelpermeationschromatographie verfolgt und die ermittelten Molekulargewichte mit unterschiedlichen Standards bewertet. Die Precursoren sind pyrolytisch in mikroporöses SiC-Material überführbar. Eine Skalierung des Porendurchmessers über die Variation der Precursorstruktur gelang im Nanometerbereich. Anwendungsbeispiele wurden aufgezeigt.

<p>QC 20140609</p>

As a power device material, SiC has gained remarkable attention to its high thermal conductivity and high breakdown electric field. SiC bipolar junction transistors (BJTs) are interesting for applications as power switch for 600 V-1200 V applications. The SiC BJT has potential for very low specific on-resistances and this together with high temperature operation makes it very suitable for applications with high power densities. One disadvantage of the BJT compared with MOSFETs and Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs) is that the BJT requires a more complex drive circuit with higher power capability. For the SiC BJT to become competitive with field effect transistors, it is important to achieve high current gains to reduce the power required by the drive circuit. Although much progress in SiC BJTs has been made, SiC BJTs still have low common emitter current gain typically in the range 10-50. In this work, a record high current gain exceeding 60 has been demonstrated for a SiC BJT with a breakdown voltage of 1100 V. This result is attributed to an optimized device design, a stable device process and state-of-the-art epitaxial base and emitter layers. A new technique to fabricate the extrinsic base using epitaxial regrowth of the extrinsic base layer was proposed. This technique allows fabrication of the highly doped region of the extrinsic base a few hundred nanometers from the intrinsic region. An important factor that made removal of the regrowth difficult was that epitaxial growth of very highly doped layers has a faster lateral than vertical growth rate and the thickness of the p+ layer therefore has a maximum close to the base-emitter sidewall. A remaining p+ regrowth spacer at the edge of the base-emitter junction is proposed to explain the low current gain. Under high power operation, the SiC BJTs were strongly influenced by self-heating, which significantly limits the performance of device. The DC I-V characteristics of 4H-SiC BJTs have also been studied in the temperature range 25 °C to 300 °C. The DC current gain at 300 °C decreased 56 % compared to its value at 25 °C. Selfheating effects were quantified by extracting the junction temperature from DC measurements. To form good ohmic contacts to both n-type and p-type SiC using the same metal is one important challenge for simplifying SiC Bipolar Junction Transistor (BJT) fabrication. Ohmic contact formation in the SiC BJT process was investigated using sputter deposition of titanium tungsten to both n-type and p-type followed by annealing at 950 oC. The contacts were characterized with linear transmission line method (LTLM) structures. The n+ emitter structure and the p+ base structure contact resistivity after 30 min annealing was 1.4 x 10-4 Ωcm2 and 3.7 x 10-4 Ωcm2, respectively. Results from high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), suggest that diffusion of Si and C atoms into the TiW layer and a reaction at the interface forming (Ti,W)C1-x are key factors for formation of ohmic contacts. / QC 20101208