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École doctorale Génie électrique, électronique et télécommunications (Toulouse)

Works: 372 works in 590 publications in 2 languages and 590 library holdings
Roles: Other, Degree grantor, 996, Editor
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Most widely held works by électronique et télécommunications (Toulouse) École doctorale Génie électrique
Development of a lab-on-chip platform integrating electrochemical microsensors for the detection of water contaminants based on algal physiology monitoring by Aliki Theodora Tsopela( Book )

3 editions published in 2015 in English and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

Water quality assessment has attracted wide attention during the last decades in order to find ways to control contamination of water bodies induced, in a big part, by agricultural and industrial activities. Although conventional techniques, such as chromatography are highly accurate and sensitive tools, increasing interest has been placed lately to powerful alternative techniques that can be used on field, are cost-effective and offer the possibility of conducting rapid analysis. The present work was therefore dedicated to the development of a lab-on-chip device for water toxicity analysis. It consists in a portable system for on-site detection and aims at offering the possibility of conducting double complementary detection: optical and electrochemical. Since the optical sensor is already validated, this study focused on the implementation of the algal-based, electrochemical biosensor for detection water contaminants. The basic detection principle consists in monitoring disturbances in metabolic activities of algae induced by the presence of the herbicides. Algal response is different for each herbicide concentration in the examined sample. The two selected herbicides affect algal photosynthetic activity and consequently induce modifications in the quantity of electroactive species, O2, H2O2 and H3O+/OH- ions related to pH, produced by algae. Prior to the development of the final lab-on-chip device, the detection principle as well as the electrode materials that were going to be integrated were validated using a simpler device that was implemented using a silicon-based fabrication technology and was characterized using simpler procedures. A silicon chip containing the integrated three-electrode electrochemical microsystem was fabricated. The performance of the microsystem was evaluated through electrochemical characterization and calibration was performed. Once validated, the aforementioned materials and configurations were used for the fabrication of the lab-on-chip devices. The lab-on-chip devices were further used in bioassays to detect the herbicides of interest. Special emphasis was placed on O2 monitoring as indicator of the presence of herbicide, as it is the element the most representative of variations in metabolic activities. A concentration-dependent inhibition effect of the herbicide on photosynthesis was demonstrated. Herbicide detection was achieved with a greater sensitivity and a range covering the limit of maximum acceptable concentration imposed by Canadian government
Mécanismes d'interaction entre les décharges à base d'azote et la matière vivante by Hayat Zerrouki( Book )

3 editions published in 2015 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

Electrical discharges (plasmas) are able to simultaneously produce large concentrations of charged species (electrons, ions), of neutral reactive species (atoms, metastable states) and of radiative states emitting radiation from infrared to ultraviolet. Some of them can operate at a temperature close to the room temperature, which confer them a strong interaction potential with the living matter. Most of the existing works in this field focus on the effects induced by the ROS (reactive oxygen species) but a study recently established that the nitrogen atoms produced in a pure nitrogen flowing late afterglow operating at reduced pressure (1-20 Torr, 1 Torr = 133.3 Pa) were probably the main agent of the interaction with the living. The goal of the present thesis is to pursue this initial work by seeking to confirm this hypothesis and by improving the general comprehension of the physical and bio-chemical processes involved in the interaction between nitrogen plasmas and living matter. To do such, two types of discharges were used : one is a flowing microwave afterglow operating at reduced pressure in pure nitrogen or in mixtures of argon and nitrogen, the other is a corona discharge jet working at atmospheric pressure in ambient air or in a controlled nitrogen atmosphere. The first part of the study is devoted to the physical characterization of both discharges by emission spectroscopy, temperature determination, and identification of the produced chemical species. For the nitrogen-based afterglows, it was possible to quantify the nitrogen atoms absolute concentration and to maximize their production through the operating parameters. In the second part of the study, the interaction between plasma species and living matter is quantified by the use of the logarithmic reduction of an initial Gram - bacteria population (Escherichia coli, E. coli) vs. the discharge exposure time. This reduction is correlated with morphologic changes observed by scanning electron microscopy (SEM) on treated bacteria and by an analysis of the cell viability obtained via MTT tests and DAPI. In parallel, the ability of the two discharges to remove or alter lipid A, a pyrogenic hydrophobic sub-component of an endotoxin (Lipopolysaccharide or LPS) present in the membrane of most of the Gram - bacteria is established. Considering these elements, a scenario of bacterial inactivation by the nitrogen atoms of the late nitrogen afterglow is proposed
Représentation de la lumière électrique dans les peintures de la fin du XIXe siècle à 1937 by Jean-Louis Izbicki( Book )

2 editions published in 2020 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

To justify his point of view in a scientific controversy, Volta made a device, later called "Volta pile" or "Volta battery", which was the first generator that made it possible to obtain a permanent current. After his travels in Europe to show his discovery, along with its publication in a scientific journal, the first applications followed immediately, thanks in particular to Davy. The "electric light" appeared and its development has continued ever since. The electric arc, the Jablochkoff candle, light bulbs, neon tubes. - these are the various technologies implemented in the 1840s - 1910. The most surprising, no doubt, is the fact that during all those years it was not possible to specify exactly what the notion of current covered. In what way can the knowledge of electricity, and therefore of electric light, be relevant and enriching for the eye, the pleasure, and the analysis of paintings related to the new artificial light that appeared at the very beginning of the 19th century? This work is based on the following assumption: a scientist's perspective can contribute to the understanding of a painting. The knowledge of the scientific facts, their observations or their conceptualizations, their hesitations, their inaccuracies accompanying the birth and the development of the electric light seem necessary to help establish a complete analysis of the works. In what places and at what times did this new light manifest itself? How was it received in the intellectual sphere or in the press? What evolutions did the electric light cause and how were they represented? From the mid- to late nineteenth century, what evolution in electric light technologies occurred? What, then, were the new subjects dealt with by painters? The analysis, under electric light, of one part of the history of art has revealed : frontal views of electric lights in paintings by Sonia Terk Delaunay, Goncharova and Balla; saturated illuminations in the works of Sluijters and Rockwell ; beams structuring the night space, from Nevinson to Vallotton; political action under Devambez's electric light in Deïneka and Steinlen's work; night landscapes of cities from Hassam to Ury; expressive approaches of the city from Kirchner to Masereel; interiors under electric lighting by Vuillard and Hopper. Even painters that we do not spontaneously associate with electricity and electric light such as Gérôme, Monet, Manet, and Picasso have also made a contribution to the artistic representations of electric light. This highly disparate collection of painters of all nationalities reflects the varied appropriations of the appearance, presence and development of electric light in society
Caractérisation du comportement du plasma dans un disjoncteur basse tension par le développement d'un outil numérique et d'expériences associées by Jingjing Lu( Book )

2 editions published in 2020 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Les processus liés à la segmentation de l'arc et à la quantification des chutes de tension additionnelles sont les phénomènes prépondérants à la compréhension et à l'optimisation des Disjoncteurs Basse Tension (DBT). Le but de nos travaux est d'appréhender leurs comportements par l'expérience et leurs représentations par l'outil numérique. Pour cela une modélisation magnétohydrodynamique tridimensionnelle (3D) est réalisée sur une géométrie simplifiée de DBT. Les développements sont basés sur le code commercial Ansys @Fluent agrémenté d'UDF (User Define Functions). Afin d'étudier et d'isoler les mécanismes, les travaux expérimentaux et numériques sont réalisés sur une maquette simplifiée constituée de deux électrodes en parallèle et de la présence optionnelle de séparateurs. Numériquement la tension additionnelle, provenant de la présence des gaines aux interfaces plasma/matériau, est prise en compte par une méthode approchée basée sur la caractéristique théorique d'une variation de la tension en fonction de la densité de courant. Cette résistivité additionnelle permet une représentation du passage du courant vers les matériaux et du retard à la commutation sur le séparateur en fonction de la chute de tension. Les travaux ont été menés entre deux rails en utilisant un et deux séparateurs. Côté expérimental, le comportement de l'arc est caractérisé par des mesures électriques (Tension, courant) et par des acquisitions de la caméra rapide. L'amorçage de l'arc est initié par un fil fusible en cuivre de 0.1 mm. La géométrie étudiée peut être plus ou moins fermée à ses extrémités afin de mettre en évidence les effets des forces de pression et/ou des forces de Lorentz. Une bonne analogie de la description du comportement de l'arc est retrouvée entre les résultats du modèle et les résultats expérimentaux. Cependant les conditions initiales du modèle s'avèrent prépondérantes et dans les mêmes temps délicats à déterminer
On-line partial discharges detection in conversion systems used in aeronautics by Benjamin Cella( Book )

2 editions published in 2015 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The more electrical airplane concept led industrial companies to focus a part of their efforts on risks linked to the use of high voltage in a severe environment (Low pressure, wide range of temperature and humidity ...). Associated risks are the existence and the growing of partial discharges ultimately leading to the breakdown of the system in which they occur. Considering this problematic, the Liebherr Elektronik GmbH group, in collaboration with the Laplace laboratory, launched the study of a method allowing partial discharges detection in converters intended to be used in aeronautical applications. The results of this work are the subject of this thesis. The first part brings the status of the current knowledge about partial discharges from their physical nature to the detection methods which are used. In the second part, three measurement phases assessing the efficiency of the studied method are introduced and their results discussed. Finally, in the third part, the conclusionsof our works and their perspectives are presented
Modélisation des propriétés de transport des ions moléculaires de krypton et xénon pour l'optimisation des générateurs de plasma froids utilisant les gaz rares by Cyril Van de Steen( Book )

2 editions published in 2018 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The use of cold plasmas based on rare gases (Rg) in biomedical applications as well as in space propulsion is clearly evolving. To optimize these plasma reactors, a fine understanding of the processes taking place in these reactors is necessary. This thesis aims to provide the missing data in the literature (transport coefficients and reaction rates) through mesoscopic data (cross-sections) obtained from microscopic data (interaction potentials) for xenon and krypton in their parent gas. Only cold plasmas composed of a single type of atom are considered. As krypton and xenon are rare gases, and so have, in the neutral state little / no interaction between them. Therefore, only ion - atom collisions will be considered. Due to the low ion energies in the cold plasma, only the first 6 excited states of the Rg2+ pair will be taken into account. These 6 states will be classified in two groups, 2P1/2 and 2P3/2. In this work, two different interaction potentials available in the literature are used and compared for the Kr+/Kr and Xe+/Xe collision systems in the calculation of cross-sections. For collisions involving ionic dimers (Kr2+/Kr and Xe2+/Xe), the interaction potentials are calculated from the DIM model (Diatomics In Molecules) which is a combination of the atomic potentials of neutral - neutral and ionic - neutral interactions. The cross-sections required to obtain the missing mesoscopic data are calculated from three different methods. The first method is the quantum method which allows, by a resolution of the Schrödinger equation, to obtain exactly the cross-sections from the interaction potentials. This exact method, which consumes a lot of computation time, is used as a reference to validate the two other approximate methods. The second method, called semi-classical, is based on the same expression as the quantum cross section but uses an approximate phase shift (JWKB approximation), induced by the interaction potential, between the scattered wave and the incident wave. [...]
Etudes expérimentales du concept de propulseur de Hall double étage by Loic Dubois( Book )

2 editions published in 2018 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

In Hall thrusters, the same physical phenomenon is used both to generate the plasma and to accelerate ions. Furthermore, only a single operating point is experimentally observed. The double stage Hall thruster (DSHT) design could allow a separate control of ionization (thrust) and ions acceleration (ISP) to make the system more versatile. The work carried out during this PhD aims to experimentally demonstrate the relevance and the feasibility of this concept. Firstly, a new design of DSHT, called ID-HALL, was proposed and a new prototype was built. It combines the concentric cylinder configuration of a single stage Hall thruster with a magnetized inductively coupled RF plasma source (ICP) whose coil is placed inside the inner cylinder. The ICP source was improved in terms of power coupling efficiency by adding ferrite parts and by decreasing the heating RF frequency. The ICP source used in the ID-HALL thruster was then characterized independently of the thruster using argon and xenon and varying pressure. The experimental setup has allowed to measure the spatial variations of the electron density and temperature. Finally, the thruster was mounted in its vacuum chamber and preliminary measures (voltage-current characteristics, RPA measurements) were led. At the same time, simulations using a two-dimensional hybrid model were performed in single and double stage. A versatile operation for voltages lower than 150 V was highlighted. An emphasis will be given to demonstrate that the current density (given by the ion flux probe) and the ions energy (given by the RPA) might be significantly decoupled
Transport de charges et mécanismes de relaxation dans les matériaux diélectriques à usage spatial by Rachelle Hanna( Book )

2 editions published in 2012 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Comprendre et modéliser le comportement des matériaux sous irradiation électronique est un enjeu important pour l'industrie spatiale. La fiabilité des satellites nécessite de maîtriser et prédire les potentiels de surface s'établissant sur les diélectriques. Ce travail de doctorat a donc pour objectif de caractériser et de modéliser les différents mécanismes physiques (en surface et en volume) gouvernant le potentiel de charges dans les matériaux polymères spatiaux tels que le Téflon® FEP et le Kapton® HN. La mise au point d'un nouveau dispositif et d'un protocole expérimental a permis de corroborer l'existence d'une conductivité latérale des charges, souvent négligée dans les modèles physiques et numériques. Les études paramétriques, révélant l'influence de l'énergie et le flux des électrons incidents, ont permis de brosser un portrait des processus mis en jeu pour le transport (par saut ou par piégeage/dépiégeage) de charges en surface. A la lumière de cette étude, une conductivité équivalente est extraite, assimilant le matériau à un système prenant en compte les mécanismes de transport volumique et surfacique. L'analyse des évolutions non-monotones de potentiel mesurées sur les polymères spatiaux en condition spatiale a permis de révéler une dépendance de la conductivité volumique induite sous irradiation avec la dose reçue. L'étude paramétrique réalisée sur les mécanismes de transport en volume révèle une influence minoritaire du déplacement du barycentre de charges et du vieillissement physicochimique. Un modèle «0D» à un seul niveau de pièges, prenant en compte les mécanismes de piégeage/dépiégeage et recombinaison entre les porteurs de charges, a été développé. Ce modèle simplifié permet de reproduire qualitativement les évolutions de potentiel expérimentales en fonction du débit de dose et lors d'irradiations successives
Mesure et modélisation du comportement de matériaux diélectriques irradiés par faisceau d'électrons by Mallys Elliazar Banda Gnama Mbimbiangoye( Book )

2 editions published in 2017 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Dans leurs usages courants comme isolants électriques, les matériaux solides organiques sont constitutifs aussi bien des câbles de transport d'énergie électrique, des circuits de commande et de conversion de puissance que des composants (micro)électroniques ou des systèmes embarqués (revêtement thermique des satellites, batteries d'accumulateurs...). La diversité des contraintes d'utilisation auxquelles ils sont soumis (champ électrique, rayonnement, température, humidité...) les prédisposent à emmagasiner des charges en leur sein, susceptibles d'affecter la fiabilité des systèmes qui en dépendent. L'un des moyens communément mis en œuvre pour étudier le comportement électrique de ces charges est la mesure de la distribution spatio-temporelle des charges d'espace, en soumettant le diélectrique à une différence de potentiel continue à travers deux électrodes. Cette méthode ne permet cependant pas toujours de distinguer clairement la contribution des charges dues à la génération, d'une part, et celles dues aux phénomènes de transport, d'autre part. Cette étude propose une approche alternative, consistant à déposer sous vide des charges (électrons) au sein de l'isolant par le biais d'un faisceau d'électrons, à une position connue et en quantité maîtrisée, en prenant en compte d'autres processus physiques liés à l'implantation d'électrons afin de prévoir et modéliser le comportement de ces matériaux irradiés. Des films de PolyEthylène basse densité (PEbd), préparés par thermomoulage, ont été irradiés par un faisceau d'électrons de 80 keV avec un flux de 1 nA/cm2. Les mesures de charge d'espace par la méthode Electro-Acoustique Pulsée (PEA), réalisées d'abord in-situ, puis ex-situ sous polarisation électrique DC, confirment une localisation effective de charges au sein du matériau. Les résultats sous polarisation électrique après irradiation mettent en évidence une importante présence de charges positives dans la zone irradiée du diélectrique. Les caractérisations électriques des films PEbd irradiés montrent un comportement complètement différent de celui d'un même matériau non-irradié, laissant penser à une modification de la structure chimique du matériau. Des mesures physico-chimiques (spectroscopie infra-rouge, Photoluminescence et Analyse Enthalpique Différentielle-DSC) sur ces films PEbd irradiés, ne montrent pas une dégradation significative de la structure chimique du diélectrique qui expliquerait le comportement électrique observé sous polarisation post-irradiation. Des mesures complémentaires montrent le comportement réversible du PEbd irradié puis polarisé, qui serait uniquement lié à la présence des charges générées par le faisceau. Les données expérimentales de cette étude ont parallèlement alimenté un modèle numérique de transport de charges, développé pour tenir compte des contraintes sous irradiation. Ce modèle a permis de reproduire les résultats d'implantation de charge par faisceau d'électrons in-situ ainsi que la majorité des processus électriques observés sur du PEbd irradié puis polarisé. Il confirme l'impact de la charge déposée par faisceau d'électrons sur le comportement sous polarisation et permet de conclure quant à l'origine des charges positives observées post-irradiation, qui seraient dues aussi bien aux phénomènes d'injection aux électrodes qu'à la création de paires électrons/trous par le faisceau d'électrons pendant l'irradiation
Anisotropic composite elaboration and modeling : toward materials adapted to systems by Guillaume Belijar( Book )

2 editions published in 2016 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This study was aimed to demonstrate the possibility, based on a predictive approach, to tailor the structure of a composite from isotropic to anisotropic when applying an electric field. This composites have great potential for future applications such as embed capacitors or thermally conductive composites. A theoretical approach of the forces and mechanisms acting in the elaboration of anisotropic composites by chaining allowed identifying the key parameters. Based on this approach a model of particle chaining under electric field was established to predict the structuration dynamics. This model (effective dipole moment) allowed simulating more than 4500 particles. The parameters previously identified were then measured, and for the particle permittivity, a dielectrophoretic measurement method was developed, which was a first for ceramic particles. The elaboration of anisotropic composites was coupled to a novel on-line monitoring of a chaining marker (permittivity), allowing to obtain the structuration dynamics. To validate the predictive aspect of the model, experimental and numerical dynamics were compared showing the robustness and accuracy of the model, even if improvement is still possible at low filler content. In the last part, a proof of concept was demonstrated of the elaboration of anisotropic composites with fillers oriented normally to the direction of the electric field
Etude de l'influence des plasmas dans les diodes à électrons pour la radiographie éclair by Jérémie-Marie Plewa( Book )

2 editions published in 2018 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

La radiographie éclair par faisceau X intense est spécifique en ce sens qu'elle doit permettre de photographier la matière soumise à des conditions extrêmes de densification, de température et de vitesse de déplacement. Le succès de ce type de radiographie repose sur la qualité de la source X qui doit nécessairement être pénétrante (quelques MeV), intense (plusieurs rads), brève (quelques dizaines de ns) et de petite dimension (quelques mm). L'impulsion X est ainsi générée à partir du rayonnement de freinage émis lors de l'interaction avec une cible en métal d'un faisceau focalisé d'électrons de haute énergie (MeV) et de haute intensité (kA). Ce procédé lie très fortement les propriétés du faisceau d'électrons à ceux du faisceau X et donc à la qualité de la radiographie. Dans ce contexte, la thèse porte sur la compréhension de la dynamique du faisceau dans la diode à l'électron (c'est-à-dire juste avant son entrée dans la ligne accélératrice) ainsi que sur la caractérisation du plasma de velours dont sont issus les électrons qui composent le faisceau. Dans un premier temps, la dynamique du faisceau intense d'électrons a été étudiée à l'aide du code LSP reposant sur la méthode " Particle-In-Cell ". Les simulations réalisées ont été comparées avec des mesures effectuées sur l'injecteur d'un accélérateur linéaire à induction, implanté au CEA Valduc sur l'installation Epure. Grâce au modèle de simulation développé, une nouvelle diode à électrons mono-impulsion a été conçue, dimensionnée et réalisée pendant ce travail de thèse afin d'augmenter l'intensité du faisceau d'électrons de 2,0 kA à 2,6 kA permettant ainsi d'améliorer les performances radiographiques de l'installation. Dans un second temps, un modèle permettant d'étudier les mécanismes mis en jeu dans la production du faisceau d'électrons au niveau de plasma de cathode a été développé. Ce dernier est un modèle collisionnel-radiatif (MCR) 0D qui permet de décrire l'évolution de la densité des espèces d'un plasma dont la composition est directement liée aux molécules et atomes désorbés par la cathode de velours. Trois différents mélanges ont été étudiés impliquant de l'hydrogène, de l'oxygène et du carbone dont les proportions ont été estimées par des mesures LIBS (spectroscopie de plasma induit par laser).[...]
Approche mathématique pour la modulation de largeur d'impulsion pour la conversion statique de l'énergie électrique : application aux onduleurs multiniveaux by Karima Berkoune( Book )

2 editions published in 2016 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Les convertisseurs d'électronique de puissance sont de plus en plus exploités notamment dans les applications nécessitant la variation de vitesse de machines. L'utilisation de composants plus performants et plus puissants couplés à de nouvelles structures multiniveaux autorise l'accès à de nouveaux champs applicatifs, ou des fonctionnements à plus haut rendement. Ces convertisseurs statiques sont capables de gérer, par un pilotage adapté, les transferts d'énergie entre différentes sources et différents récepteurs selon la famille de convertisseur utilisée. Au sein de l'interface de pilotage, un schéma particulier permet de générer des signaux de commande pour les interrupteurs, il s'agit de la modulation et peut être vue par deux approches différentes : L'approche intersective issue d'une comparaison modulante-horteuse (appelée en anglais carrier based PWM) et l'approche vectorielle où les signaux de pilotage des trois bras de ponts sont considérés comme un vecteur global unique (appelée Modulation Vectorielle SVM). Le but de la MLI est de générer une valeur moyenne de la tension la plus proche possible du signal modulé. La commande usuelle par comparaison modulante-porteuse dans le cas des architectures multiniveaux nécessite autant de porteuses triangulaires qu'il y a de cellules à commander au sein d'un bras. Plus généralement, la stratégie de modulation de chacune des topologies multiniveaux est choisie en se basant sur des critères à optimiser liés à la qualité les formes d'ondes produites ou obtenues, suite à la conversion. Le choix de la variable de commande à implémenter dans le schéma MLI fait appel à l'expertise de l'expérimentateur et se réfère peu au modèle mathématique initial qui peut-être établit pour caractériser le fonctionnement de l'architecture d'électronique de puissance. En ce qui concerne les stratégies vectorielles SVM, une absence de modèle compatible avec les modèles, basés sur une comparaison modulante porteuse, d'onduleurs est constatée. Les types d'onduleurs triphasés à deux ou à N niveaux de tension admettent un modèle sous forme d'équations d'un système linéaire compatible qui s'écrit sous la forme V = f(a) dans le cas d'une MLI sinusoïdale et V = f(1) dans le cas d'une SVM, avec V les tensions de phase, a les rapports cycliques et f les instants de commutation. Dans cette configuration basique il est constaté que la matrice liant ces tensions aux rapports cycliques (ou aux instants de commutation) n'admet pas d'inverse, ce qui revient à dire qu'il n'est pas possible, avec les théories usuelles des fonctions linéaires, de résoudre ce système afin d'exprimer les rapports cycliques (ou les instants de commutation) en fonction des tensions de références. C'est ce qui explique qu'aujourd'hui un bon nombre d'implémentations pratiques de modulation se fait, suite à une analyse expérimentale des conséquences d'un choix de stratégie sur les variables d'intérêt
Etude des défauts induits par recuit laser excimère dans le silicium by Richard Monflier( Book )

2 editions published in 2019 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

La micro-électronique est un domaine exigeant, en constante évolution, motivé par le secteur applicatif et les besoins des utilisateurs. La réalisation de jonctions ultra-minces et fortement dopées est un enjeu majeur pour la poursuite de son évolution, et notamment pour son composant de base, le transistor MOS. Dans ce contexte, de nouvelles techniques de dopage permettant d'obtenir des jonctions ultra-minces ont été développées. Le recuit par laser nanoseconde (LTA) en mode " melt " est une de ces techniques. En effet, il permet une très forte activation locale (en surface et en profondeur) et une distribution uniforme des dopants. Ce procédé utilisé en laboratoire depuis les années 1980 dans la fabrication des cellules solaires offre également de nouvelles possibilités technologiques comme le développement d'architectures 3D. Néanmoins, des dégradations électriques de paramètres sensibles aux défauts tels que la mobilité et le courant inverse d'un transistor MOS ou la durée de vie des porteurs dans le cas de cellule photovoltaïque ont été observées. Dans ce contexte, cette thèse propose une étude rigoureuse des défauts générés par recuit laser en deux volets. Le premier volet traite de l'impact du recuit laser sur les propriétés physiques du silicium et repose essentiellement sur des caractérisations approfondies par spectroscopie infrarouge et photoluminescence d'échantillons silicium non intentionnellement dopés soumis à diverses conditions de recuits par impulsions laser à excimère. L'étude met en évidence la formation de défauts suite au procédé de recuit laser. Leur identification a permis d'affirmer l'introduction d'impuretés d'oxygène et de carbone durant le recuit. A partir de cette identification, le suivi en profondeur par spectroscopie de masse à ionisation secondaire de chacune des impuretés a été effectué révélant une augmentation de la concentration et de la diffusion des impuretés avec l'augmentation de la densité d'énergie du laser et/ou du nombre de tirs. A haute énergie laser, les profils de concentration d'oxygène montrent la présence d'un pic immobile (en concordance avec la solubilité limite de l'oxygène dans le silicium liquide) associé à des cavités de silicium observées par microscopie électronique en transmission (MET). L'origine de ces impuretés est discutée ; la caractérisation de véhicules tests dédiés a permis de définir l'oxyde natif comme étant leurs sources. Le second volet permet de répondre au second objectif qui consiste à évaluer l'impact du recuit laser sur les propriétés électriques de composants à base de silicium et s'appuie sur la caractérisation de diodes Schottky et PN préalablement fabriquées. Les résultats obtenus constituent un moyen supplémentaire pour, non seulement localiser les défauts électriquement actifs, mais également les identifier. Les caractéristiques courant-tension des diodes montrent systématiquement l'impact du recuit sur le courant de fuite, paramètre sensible aux défauts. Plus spécifiquement, le courant de fuite se dégrade avec l'augmentation de la densité d'énergie. Ces mesures électriques ont permis également de mettre en évidence la présence de défauts localisés à l'interface liquide/solide, défauts ayant un fort impact sur les propriétés électriques des diodes. Les résultats sont en accord avec la littérature qui suggère la présence de lacunes à cette interface. Pour aller plus loin, des mesures de DLTS ont été effectuées et dévoilent, selon la localisation (zone fondue ou interface), des signatures singulières laissant présager plusieurs types de défauts
Study of photovoltaic system integration in microgrids through real-time modeling and emulation of its components using HILeS by Alonso Gutiérrez Galeano( Book )

2 editions published in 2017 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Nowadays, the integration of photovoltaic systems into electrical grids is encouraging the expansion of microgrids. However, this integration has also increased the power system complexity leading to new research challenges. Some of these research challenges require the development of innovative modeling approaches able to deal with this increasing complexity. Therefore, this thesis is intended to contribute with an innovative methodology component-based for modeling and emulating in real-time photovoltaic systems integrated to microgrids. The proposed modeling approach uses the Systems Modeling Language (SysML) to describe the structure and behavior of integrated photovoltaic systems. In addition, this study presents the High Level Specification of Embedded Systems (HiLeS) to transform automatically the developed SysML models in embedded code and Petri nets. These characteristics of automatic code generation and design based on Petri nets allow taking advantage of FPGAs for application of real-time emulation of photovoltaic systems. This dissertation is focused on partially shaded photovoltaic systems and flexible power electronics architectures because of their relevant influence on current microgrids. Furthermore, this research perspective is intended to evaluate control and supervision strategies in normal and fault conditions. This work represents the first step to develop an innovative real-time approach to model and emulate complex photovoltaic systems considering properties of modularity, high degree of scalability, and non-uniform working conditions. Finally, experimental and analytical results validate the proposed methodology
Etude des transistors à effet de champ organiques : réalisation d'OFETs ambipolaires et étude des mécanismes d'injection dans les OFETs verticaux by Marjorie Morvan( Book )

2 editions published in 2020 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Organic Field Effect Transistors (OFETs) is increasingly attractive thanks to the possibility of producing lighter components at lower cost and on flexible substrates. Being able to couple a light emission function to a transistor function makes its use more interesting. This is the case with display applications, where the pixels are produced by an active matrix technology of organic light-emitting diodes (AMOLED). Having a light-emitting OFET makes possible to combine an OFET with an organic light-emitting diode (OLED) and thus simplifying the design, the manufacturing steps as well as increasing the lifetime of pixels. During this thesis, the study and manufacture of light-emitting OFETs were carried out using two approaches. The first one is based on the study of ambipolar OFETs based on N, N'-ditridecyl-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide (PTCDI-C13), an n-type semiconductor, and pentacene, a p-type semiconductor. This study constitutes the first step in obtaining electroluminescent OFETs. The fabrication and characterization of these ambipolar OFETs were performed for the first time in the laboratory's research team. A study of their structure was carried out to find the ideal parameters to obtain a balanced charge transport. The optimized structure is a bilayer structure with a pentacene thickness of 8 nm and a PTCDI-C13 thickness of 20 nm. The addition of an emitting layer between the two semiconductors failed to achieve light emission due to excessive charges trapping. However, this study has opened up new perspectives for future work on ambipolar OFETs. The second approach to study light-emitting OFETs is more innovative thanks to the change of the structure from a classic planar structure to a vertical one. This structure has the advantage of being able to easily integrate an OLED structure and has a homogeneous light emission over a large area. The operating principle is totally different from conventional OFETs: here, the current modulation is no longer done by controlling the conductivity in a semiconductor channel, but by controlling the injection of charges at the source electrode. The study of this structure made it possible to obtain luminous organic transistors. Then, the study of charge injection mechanisms allowed us to understand more deeply the operating principe of these transistors. Several materials have been tested as the source electrode: gold, silver, aluminum and ITO (Indium Tin Oxide). This study allowed us to determine the injection mechanism involved, namely the injection of charges by the modulation of the tunnel effect thanks to the band bending induced by the gate effect in the semiconductor layer close to the interface. It has also been identified that the quality of the source electrode/semiconductor interface plays a major role since poor interface quality leads to a drastic decrease in performance
Peignes de fréquences optiques par effet Kerr dans les micro et mini résonateurs optiques by Napoléon Gutierrez( Book )

2 editions published in 2019 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Optical frequency combs find applications in optics, physics, precision spectroscopy and opto-electronics among others. The mode-locked laser is historically the system at the origin of these combs. More recently, in the quest for the miniaturization of optical frequency comb generators, micro-resonators and mini-resonators have emerged as attractive alternatives due to their compact nature as well as their mode selectivity and power enhancement properties. The work presented in this thesis is centered on the modeling of passive resonator based Kerr frequency combs. The first chapter of this thesis presents a state of the art of micro and mini Kerr frequency combs and puts forth the advantages of resonator-based platforms for the generation of optical frequency combs. The second chapter presents the model used to study passive optical resonators in the linear and non-linear regimes. The non-linear approach is based on an Ikeda map, allowing the study of Kerr comb formation in passive resonators. In the third chapter, Kerr frequency combs generated in an integrated resonator are presented. These results are compared to simulation results based on the model presented in the preceding chapter. The last chapter studies the impact of frequency-dependent access coupling parameters on the generation of Kerr frequency combs. Simulation results are presented, bringing to light the importance of the influence that these coupling parameters have on the combs generated in the resonator
Etude et réalisation de jonctions tunnel à base d'hétérostructures à semi-conducteurs III-V pour les cellules solaires multi-jonction à très haut rendement by Kévin Louarn( Book )

2 editions published in 2018 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

L'architecture des cellules solaires multi-jonction permet d'obtenir des records de rendement de conversion photovoltaïque, pouvant aller jusqu'à 46%. Leurs sous-cellules sont chacune conçues pour absorber une partie bien définie et complémentaire du spectre solaire, et sont connectées en série par des jonctions tunnel. La fabrication de cellules solaires tandem InGaP/GaAs d'énergies de bande interdite (" band gap ") 1,87 eV/1,42 eV accordées en maille sur substrat GaAs est bien maîtrisée, et de très hauts rendements peuvent être obtenus en ajoutant une ou deux sous-cellules de plus petit " gap " (1 eV et 0,7eV). Pour cela, les matériaux " petits gaps " fabriqués par Epitaxie par Jets Moléculaires (EJM) doivent être développés ainsi que des jonctions tunnel présentant une faible résistivité électrique, une haute transparence optique et de bonnes propriétés structurales. La croissance EJM et la modélisation de jonctions tunnel GaAs nous a permis d'identifier le mécanisme d'effet tunnel interbande plutôt que le mécanisme d'effet tunnel assisté par les défauts comme mécanisme dominant du transport dans ces structures. Nous avons exploité l'hétérostructure de type II fondée sur le système GaAsSb/InGaAs pour favoriser ce mécanisme d'effet tunnel interbande, et donc obtenir des jonctions tunnel de très faible résistivité tout en limitant la dégradation des propriétés optiques et structurales des composants inhérente à l'utilisation de matériaux " petits gaps " et désaccordés en maille GaAsSb et InGaAs. De plus, nous avons conçu une structure innovante d'hétérojonction tunnel de type II AlGaInAs/AlGaAsSb sous la forme de tampon graduel pour l'incorporation d'une sous-cellule métamorphique à 1 eV. Plusieurs candidats pour le matériau absorbeur à 1 eV à base de nitrure dilué InGaAsN(Bi) ont alors été développés et caractérisés, le contrôle de l'accord de maille étant assuré par un suivi en temps réel de la courbure de l'échantillon pendant la croissance EJM. Des premières cellules solaires III-V à base de GaAs, de nitrure dilué à 1 eV et de GaInAs métamorphique ont été fabriquées afin de valider les architectures développées de jonctions tunnel. Ce travail a permis de démontrer le potentiel de l'hétérostructure de type II GaAsSb/InGaAs pour répondre aux principaux défis de conception et de fabrication des cellules solaires multi-jonction sur substrat GaAs, que ce soit au niveau de la jonction tunnel ou au niveau de l'incorporation des sous-cellules de gap 1 eV
Claquage microonde par retournement temporel by Valentin Mazières( Book )

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Un des défis auxquels sont confrontées les technologies plasmas est le développement de concepts de sources de plasma qui peuvent être transposés à des dimensions plus importantes, avec pour objectif par exemple le traitement de surface d'objets de grandes dimensions (panneaux solaires, écrans plats, grand wafer...). Cependant, plus la surface à traiter est grande, plus il devient difficile de la traiter. En fait, lorsqu'on augmente la surface, ces technologies se heurtent à des limites physiques et technologiques. Pour les sources plasmas microondes, l'incapacité à contrôler les plasmas vient du caractère multi-mode des grandes cavités, qui rend le contrôle de la distribution spatiale du champ électrique (et donc du plasma) en leur sein très difficile avec les technologies conventionnelles. L'objectif de la thèse est de développer une source plasma micro-onde répondant à ce besoin de contrôle des plasmas dans les grandes cavités (multimodes). Nous avons alors introduit un concept innovant de source de plasma micro-ondes : le "pinceau plasma ondulatoire". Le principe de cette source plasma consiste à contrôler dynamiquement la position du plasma dans une cavité en jouant sur la forme d'onde du signal transmis à la cavité. L'idée est alors d'utiliser le "Retournement Temporel", qui permet de focaliser spatio-temporellement l'énergie électromagnétique dans les cavités de grandes dimensions. Cette thèse propose les premières études théoriques et les premières démonstrations expérimentales du concept de "pinceau plasma ondulatoire"
Etude expérimentale et numérique de la cinétique de plasmas d'air produits par rayonnement X impulsionnel by Mélissa Maulois( Book )

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The irradiation of air by an X-ray, produces an air plasma which can affect the generation and the propagation of electromagnetic fields, disrupting the surrounding electronic systems. Quantifying these constraints requires beforehand a comprehensive study of the plasma generated by the energetic particles. A 0D chemical kinetics model was developed to characterize the time evolution of the air X-ray induced plasma for different air pressures. The model is defined by the coupling of the evolution equation of the densities of the main species plasma with the equation of conservation of the mean energy density of electrons. To develop and test the model, it was first applied to a theoretical case where the plasma is generated by an X-ray flash with a duration of 100 ns with a constant mean energy equal to 1 MeV. The irradiation of dry air by X-rays leads to the generation of two populations of electrons Compton "relativistic" and "non-relativistic". In fact, these Compton electrons initiate the electron avalanches leading to the formation of the studied plasma. The obtained results show that the plasma is primarily generated by ionization of the gas by the relativistic Compton electrons. Although initiated by hard X-rays, the plasma generated is weakly ionized with a maximum electron density of 1013 cm-3 at atmospheric pressure and a maximum electron mean energy of about 4 eV. The validation of the model is based on the electron density measurements. For various air pressures, the experiments performed consist of irradiating an air-filled waveguide, by an X-ray pulse during 90 ns. The aim of the experiment is to measure the absorption of an electromagnetic wave after its passage through the plasma contained in the guide. The absorption coefficient of the wave in the guide depends on the constant of propagation in free space, which is proportional to the plasma frequency and thus to the electron density. The experimental electron density is then determined using the formalism of absorption in a plasma filled waveguide. To compare the experimental and numerical results, the kinetic model was adapted to the experiments by considering more particularly the waveguide walls and the humidity of the air. In the case of air with 76% of relative humidity, between 30 mbar and atmospheric pressure, the relative gap between the measurements and the model for the maximum electron density is lower than 10% knowing that the maximum of the density varies from 3.5x1013 to 4x1011 cm-3. The deviation between the measured electron density and the simulated one, increases when the whole X-ray pulse duration is considered, with a mean relative deviation of about 30%. Knowing that the measurement of the electron density is determined with an uncertainty of ± 30%, the kinetic model results are satisfying and thus enable the model validation. The kinetic model has also allowed to determine the time evolution of the mean electron energy of the plasma
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  Kids General Special  
Audience level: 0.94 (from 0.92 for ECMS 2007 ... to 0.95 for Study of p ...)

Alternative Names
Ecole doctorale d'électronique (Toulouse)

Ecole Doctorale GEET (Toulouse)

École Doctorale Génie Électrique, Électronique et Télécommunications : du microsystème au système (Toulouse)

École Doctorale Génie Électrique, Électronique et Télécommunications : du système au nanosystème (Toulouse)

Ecole Doctorale Génie Électrique, Électronique et Télécommunications (Toulouse)

Ecole Doctorale Génie Electrique, Electronique, Télécommunications


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