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Un des objectifs du Femtomagnetisme est de contrôler l’aimantation des matériaux avec des impulsions laser femtoseconde. Il a été démontré qu’une réponse magnéto-optique (MO) cohérente a lieu avant la thermalisation des populations de spins dans une configuration pompe-sonde MOKE. Elle résulte du couplage cohérent spin-photon dû à l’interaction spin-orbite. Une description simplifiée de cet effet a été faite en tenant compte d’un système à huit niveaux couplés au champ laser. La cohérence MO est définie par le temps de déphasage dépendent du champ T2MO. Dans ce travail, il est montré que la réponse MO cohérente d’un grenat dopé au bismuth peut être mesurée directement avec différentes configurations de mélange à quatre ondes MO. L’importance de connaître la phase spectrale de l’impulsion pour obtenir T2MO a été étudié. Avec des impulsions de 10fs dans le proche infra-rouge, une mesure de T2MO donne (2.8+/-1)fs, c. à d., du même ordre de grandeur que le temps de déphasage des charges.

One of the goals of Femtomagnetism is to manipulate the magnetization of materials using femtosecond optical pulses. It has been shown in ferromagnetic films that a magneto-optical (MO) coherent response takes place before the thermalization of the spins populations in a pump and probe MOKE experiment. It results from the coherent spin-photon coupling mediated by the spin-orbit interaction. A simplified description of this effect has been made by considering an eight-level system coupled with the laser field. The MO coherence can be defined by the magnetic field dependent dephasing time T2MO. In the present work, it is shown that the coherent MO response of a bismuth-doped garnet can be directly measured in different degenerated MO four-wave mixing configurations. The importance of well-knowing the spectral phase of the pulse to measure T2MO was studied. Using 10fs near infra-red pulses, T2MO was shown to be (2.8+/-1)fs that is of the same order of the charges dephasing time.

Advisors/Committee Members: Bigot, Jean-Yves (thesis director).

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Ce travail de thèse porte sur l'étude par la résonance paramagnétique électronique (RPE) des sels à transfert de charge quasi-unidimensionnels (TMTTF)₂X (X=AsF₆, PF₆, SbF₆), matériaux modèles de chaînes de spins quantiques. Tout d'abord, nous avons examiné en onde continue et sur une large gamme de température et de fréquence, la phase d'ordre de charge déjà observée dans ces matériaux en dessous de la température TCO. Nous avons mis en évidence deux nouveaux phénomènes à T≺TCO: la rotation des axes principaux du facteur g et une modification structurale liée à un dédoublement de la maille cristallographique. Un calcul de chimie quantique a été réalisé à l'aide de la méthode DFT confirmant nos résultats expérimentaux. Dans la seconde partie de ces travaux de thèse, nous avons présenté les résultats obtenus par RPE en onde continue et en onde pulsée sur l'étude des défauts corrélés dans les systèmes à chaînes de spins. En onde continue, nous avons détecté pour la première fois une raie RPE fine à basse température, suggérant la présence de défauts corrélés ayant les caractéristiques de solitons. Les mesures par RPE pulsée nous ont permis d'observer les premières oscillations de Rabi de solitons piégés et de déterminer leur caractère robuste. Ces derniers résultats offrent une approche alternative aux qubits à base de spins pour le traitement de l’information quantique.

This thesis focuses on the study by Electron Paramagnetic Resonance (EPR) of the quasi-one-dimensional charge transfer salts (TMTTF)₂X (X=AsF₆, PF₆, SbF₆), model materials of quantum spin chains. First, we have examined in continuous wave and on a wide range of temperature and frequency, the charge-ordered phase already observed in these materials below the temperature TCO. We have identified two new phenomena at T≺TCO: the rotation of the principal axes of the g factor and a structural change related to a doubling of the unit cell parameter. A quantum chemical calculation was carried out using DFT confirming our experimental results. In the second part of the thesis, we have presented the results obtained by EPR in continuous wave and pulsed wave on the correlated defects study in spin chain systems. In continuous wave, we have detected for the first time a narrow EPR line at low temperature, suggesting the presence of correlated defects having the characteristics of solitons. The pulsed EPR measurements allowed us to observe the first Rabi oscillations of trapped solitons and to determine their robust character. These latter results offer an alternative approach for spin qubits in quantum information processing.

Advisors/Committee Members: Stepanov, Anatoli (thesis director), Bertaina, Sylvain (thesis director).

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Mon travail traite des propriétés géométriques de domaines présents dans un modèle magnétique simple, le modèle d'Ising. Par domaines nous entendons des régions où les spins prennent des valeurs similaires. En plus des propriétés telles que l'aimantation ou la susceptibilité magnétique, il est intéressant d'étudier la structure des domaines qu'il est naturel de décrire dans le cadre de la percolation. Dans cette thèse je me suis intéressé à plusieurs problèmes liés aux domaines de spins à l'équilibre et hors d'équilibre. J'ai ainsi étudié la dynamique des amas après des trempes critiques ou sous-critiques. Dans le cas de trempes cyritiques, le scaling dynamique a été étudié finement et l'influence des propriétés d'équilibre sur la dynamique mise en avant. Pour les trempes sous-critiques, nous avons considéré comme conditions initiales l'équilibre à une température critique ou infinie. Nous avons montré que dans le cas d'une température initiale critique la probabilité que le système finisse son évolution dans un état avec des bandes est exactement celle qu'un amas percole initialement. Concernant une température initiale infinie nous avons mis en évidence un régime transitoire conduisant le système vers le point critique de percolation. À l'équilibre à la température critique, nous avons obtenu une formule exacte pour la probabilité qu'un amas s'enroule autour d'un système avec des conditions aux bords périodiques. Nous avons aussi étudié le comportement critique du modèle d'Ising avec des interactions à longue portée en nous intéressant au passage des comportements longue portée à courte portée.

In this work I have considered the geometrical properties of the domains found in the Ising model. Those domains are regions where the spins have the same value. In addition to the properties such as magnetisation and magnetic susceptibility, it is interesting to study the domains' structure and this is done naturally within percolation theory. In this thesis, I considered several situations concerning spin domains be it in equilibrium or out of equilibrium. I studied the dynamics of domains after critical or sub-critical quenches. For critical quenches the dynamical scaling has been carefully checked and the influence of the equilibrium properties on the dynamics has been shown. For sub-critical quenches we have considered both critical and infinite temperature initial conditions. We have shown that for critical initial condition the probability that the system ends up in a stripe state is exactly the probability that a spin cluster percolates initially. For the infinite temperature initial condition, we have discovered a transient regime which brings very quickly the system to a state similar to critical percolation. In equilibrium at the critical temperature we obtained an exact formula for the wrapping probabilities of Ising spin clusters on a system with periodic boudary conditions. We have also studied the critical behaviour of the Ising model with long-range interactions with a special interest to the cross-over…

Advisors/Committee Members: Picco, Marco (thesis director).

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L'objectif de ce travail de thèse est de participer à l'élaboration de nanocristaux (NCs) de germanium et de mettre en évidence certaines propriétés de structures Si(n)/SiO2 contenant ces NCs non recouverts sur leur surface par l'utilisation de la technique nano-EBIC (courant induit par bombardement électronique et collecté par un nano-contact). La particularité de cette technique basée le même principe que l'EBIC classique est l'utilisation d'une pointe AFM conductrice à la place de l'électrode standard. Nous avons particulièrement ciblé le comportement d'un NC (ou d'un nombre très réduit de NCs) à piéger et émettre des porteurs de charge suite à un bombardement électronique non continu. La structure contenant les NCs peut être polarisée sous une tension nulle (alignement des niveaux de Fermi) ou sous une tension faible. Suite à cette procédure, des durées de charge ont été mesurées et les valeurs se trouvent dépendre de la taille moyenne des NCs. En effet, le processus de charge est plus long dans un NC de petite taille du fait de sa faible efficacité de stockage. D'un autre côté, le courant collecté présente une valeur de saturation plus élevée dans le cas des petits NCs. Ces deux effets (durée élevée et courant de saturation élevé dans les petits NCs) ont été expliqués par l'abaissement de la barrière d'énergie au niveau du contact pointe/NC qui résulte de l'élargissement du gap du NC et de l'augmentation du champ électrique dans la couche d'oxyde et dans la zone de désertion du substrat de silicium sous une tension de polarisation donnée. Enfin, la procédure, par son originalité, a aussi permis d'accéder à la résistivité électrique de la couche d'oxyde mince (5 nm).

The objective of this work is to contribute to the production of germanium nanocrystals (NCs) and to highlight some electronic properties of Si(n)/SiO2 structures containing those uncovered NCs on top thanks to the nano-EBIC technique (electron beam induced current collected by a nano-contact). The distinctive feature of this technique based on classic EBIC is the use of an AFM conducting probe instead of the standard electrode. Our study focuses on the capability of a single NC (or a few number of NCs) to trap and to release charge carriers as a result of a non-continuous electronic irradiation. The structure containing NCs can be connected to the ground (ensuring the Fermi levels alignment) or polarized under a low voltage. With this procedure, carriers charging times had been measured and their values depend on the mean diameter of the NCs. Indeed, the charging process takes more time in small NCs due to their weak storage efficiency. Nonetheless, the collected current reaches a higher saturation value in small NCs. Both of these effects (large charging time and high saturation current for small NCs) are explained by the lowering of the energy barrier at the AFM-tip/NCs contact, which results from the widening band-gap of NCs and the increase of the electric field across the oxide and in the Si depletion zone at a given bias voltage for small…

Advisors/Committee Members: El Hdiy, Abdelillah (thesis director).

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L’émergence des applications de bases de données dans les domaines tels que le data warehousing,le data mining et l’aide à la décision qui font généralement appel à de très grands volumes de donnéesrend la parallélisation des algorithmes des jointures nécessaire pour avoir un temps de réponse acceptable.Une accélération linéaire est l’objectif principal des algorithmes parallèles, cependant dans les applicationsréelles, elle est difficilement atteignable : ceci est dû généralement d’une part aux coûts de communicationsinhérents aux systèmes multi-processeurs et d’autre part au déséquilibre des charges des différents processeurs.En plus, dans un environnement hétérogène multi-utilisateur, la charge des différents processeurspeut varier de manière dynamique et imprévisible.Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons au traitement de la jointure et de la multi-jointure surles architectures distribuées hétérogènes, les grilles de calcul et les systèmes de fichiers distribués. Nousavons proposé une variété d’algorithmes, basés sur l’utilisation des histogrammes distribués, pour traiterde manière efficace le déséquilibre des données, tout en garantissant un équilibrage presque parfait dela charge des différents processeurs même dans un environnement hétérogène et multi-utilisateur. Cesalgorithmes sont basés sur une approche dynamique de redistribution des données permettant de réduire lescoûts de communication à un minimum tout en traitant de manière très efficace le problème de déséquilibredes valeurs de l’attribut de jointure.L’analyse de complexité de nos algorithmes et les résultats expérimentaux obtenus montrent que cesalgorithmes possèdent une accélération presque linéaire.

The appeal of parallel processing becomes very strong in applications which require ever higher performanceand particularly in applications such as : data-warehousing, decision support, On-Line Analytical Processing(OLAP) and more generally DBMS. A linear speed-up is the main objective of parallel algorithms. However,in real applications, it’s not obvious to reach this objective due to the high communication cost in parallel anddistributed systems and to the possible skew in the charge of different processors. In addition, on heterogeneousmulti-user architectures, the load of each processor may highly vary in a dynamic and unpredictableway.In this thesis, we are interested in treating the join and multi-join queries on distributed multi-user heteregeneoussystems, grid systems and distributed file systems. We have proposed several algorithms based onusing distributed histograms. These algorithms are based on a dynamic data distribution and task allocationwhich makes them insensitive to data skew and ensure perfect balancing properties during all stages of joincomputation even on heteregeneous multi-user environment. The complexity analysis of our algorithms andthe experimental results show that they have a near-linear speedup.

Advisors/Committee Members: Loulergue, Frédéric (thesis director).

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La synthèse de nanoparticules de semi-conducteurs (S-C) de TiO2 ou de ZnS dans le volume poreux de zéolithes à canaux de type ferrierite (FER), ZSM-5, mordenite (MOR) et d’une zéolithe constituée de cages de type faujasite (FAU) a été mise en œuvre par échange cationique entre les cations compensateurs de charges des zéolithes et différents précurseurs de TiO2 et de ZnS. La caractérisation de ces nouveaux matériaux a été réalisée par spectroscopie infrarouge en réflexion diffuse, XPS, diffraction des rayons X, absorption UV-visible en réflexion diffuse, microscopie électronique à transmission et isothermes de sorptions. Ces techniques complémentaires mettent en évidence la présence des S-C en surface sous forme d’agrégats de nanoparticules sphériques et dans le volume poreux pour les zéolithes dont le diamètre des pores est supérieur à 0,56 Å (MOR et FAU). L’utilisation potentielle de ces systèmes pour valoriser l’énergie lumineuse est évaluée par adsorption d’une molécule sonde donneuse d’électrons au sein du réseau poreux. Les mécanismes de transferts d’électrons ayant lieu après incorporation et (photo)ionisation de la molécule de trans-stilbène sont ainsi étudiés et comparés à des systèmes ne comportant pas de S-C. Les résultats montrent la formation d’états de charges séparées de très longue durée de vie dont la stabilité est liée à la nature du nouveau cation compensateur de charge, de la morphologie de la zéolithe et de la teneur en aluminium du réseau. La présence du semi-conducteur se traduit par une augmentation de la durée de vie des espèces transitoires qui pourrait être expliquée par un possible transfert d’électrons vers la bande de conduction du S-C.

The synthesis of semiconductors nanoparticles (S-C) of TiO2 or ZnS in the porous volume of channels types zeolites like ferrierite (FER), ZSM-5, mordenite (MOR) and zeolithe constituted of cages like faujasite (FAU) have been implemented by cationic exchange between the charges compensator cations of zeolites and the different precursors of TiO2 (ammonium/potassium titanyl oxalate, TiCl3) and ZnS (Na2S + ZnCl2). The characterization of these new materials have been realized by diffuse reflectance infrared spectroscopy (DRIFT), XPS, XRD, diffuse reflectance UV-visible spectroscopy, high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), and sorption isotherms. These complementary techniques underscore the presence of S-C in the surface as aggregate of spherical nanoparticles and inside of porous volume of zeolites with channels diameter higher than 0.56 Å (MOR and FAU). The potential use of these new systems to valorize light energy is evaluated by adsorption of probe molecule donor of electrons within the porous network. The electron transfer mechanisms taking place after the incorporation and (photo)ionization of trans-stilbene molecules are thus studied and compared to zeolites system without S-C. The results show the formation of long-lived charge separated states of whom the stability is linked to the nature of the new charge compensator cation,…

Advisors/Committee Members: Moissette, Alain (thesis director).

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Dans cette thèse, nous avons étudié quelques aspects fondamentaux de la gravitation quantique à boucles (Loop Quantum Gravity ou LQG). Tout d'abord, nous avons discuté le choix de la représentation polymère dans ce programme de quantification de la relativité générale. Pour cela, nous avons considéré la corde bosonique comme modèle-jouet sur lequel on peut tester les méthodes de quantification de la LQG. Dans cette optique, nous avons introduit et étudié une formulation originale de la corde bosonique, dite corde algébrique. Ensuite, nous nous sommes intéressé au problème important du choix de la jauge temporelle en LQG. Ce choix permet de passer d'un groupe de jauge non-compact (le groupe de Lorentz) à un groupe de jauge compact (le groupe des rotations) et ainsi d'obtenir un spectre discret des opérateurs de géométrie. Nous avons montré qu'il est possible de ne pas faire le choix de la jauge temporelle, de pouvoir quantifier malgré tout la théorie et de retrouver un spectre discret des opérateurs de géométrie même avec un groupe de jauge non-compact. Enfin, nous nous sommes attaché à comprendre le lien entre les approches canonique et covariante afin de tester la validité du nouveau modèle de mousse de spins introduit par Engle, Peireira, Rovelli et Livine (EPRL).

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Advisors/Committee Members: Noui, Karim (thesis director).

▼ L'introduction récente des technologies à grande bande interdite vient révolutionner le segment des modules de puissance RF. De par les niveaux de puissance élevés proposés aux fréquences des bandes de télécommunications, les technologies GaN représentent désormais une alternative intégrée majeure qui vient se substituer progressivement aux technologies III-V GaAs (amplificateurs SSPA), en concurrençant même les technologies des tubes à ondes progressives (amplificateurs TWTA). Ce développement rapide des technologies GaN durant la dernière décennie s'est avéré par la mise sur le marché de nombreuses filières, telles que GH50 et GH25, issues d'UMS. Ces filières s'appuient sur des variantes technologiques qui peuvent se traduire par une maîtrise délicate des divers mécanismes de dégradation induits par les contraintes thermiques, électriques ou RF : tests IDQ, HTRB, HTOL, etc. La complexité des processus mis en jeu (effets thermiques, piézoélectriques, ...) rend souvent délicate l'analyse des mécanismes qui induisent les dégradations observées, et il est nécessaire d'établir une étude rigoureuse multi-physique, afin d'identifier les paramètres électriques et technologiques sensibles. Les analyses associées à ces travaux s'appuient sur des mesures non-invasives, croisées dans les domaines temporel et spectral. Cette approche purement métrologique connait des limites dans la mesure où le croisement de données non-destructives et destructives ne peuvent pas être appliquées sur les mêmes composants, ni avant/après application de la contrainte. L'objectif de cette thèse est ainsi de pouvoir faire converger ces technologies industrielles et en phase de transfert vers des procédés plus robustes et plus performants, en améliorant notre connaissance des cinétiques de dégradation nombreuses et encore mal maîtrisées. Les technologies identifiées pour venir en support technologique sont les filières qualifiées ou en phase de l'être coté UMS : GH50 et GH25. Sur chacune des technologies, nous pourrons identifier les mécanismes limitatifs tant à l'instant t0, que lors de l'évolution sous contrainte. Dans une vision de maturation technologique, nous pourrons identifier les zones sensibles qui limitent les zones de sécurité opérationnelle des dispositifs, et qui permettent aux technologues d'améliorer les procédés technologiques. De plus, cette double entrée technologique permettra d'éprouver les méthodes de travail que nous avons mis en œuvre lors de cette thèse. Les techniques de mesure temporelles (non-invasives), telles que les mesures I-V-T DC et pulsées, seront analysées et corrélées avec les mesures de bruit basse fréquence (analyse fréquentielle), sur des composants témoins (vierges). Les mesures électriques permettent d'identifier les phénomènes de gate lag et de drain lag, qui sont des facteurs limitatifs pour les applications de puissance et applications pulsées radar. Le bruit basse fréquence est quant à lui reconnu pour permettre une analyse des défauts dans les différentes zones, actives ou pas, des composants étudiés.… Advisors/Committee Members: Tartarin, Jean-Guy (thesis director).

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La dispersion et le transport atmosphérique d'ammoniac (NH3) émis par les sources agricoles et son dépôt sec sur le sol et la végétation peuvent entraîner la dégradation des écosystèmes sensibles, ainsi que l'acidification des sols. Les concentrations atmosphériques et les dépôts secs de NH3 sont généralement plus élevés à côté des sources d'émission, et les impacts environnementaux sur les écosystèmes sensibles sont souvent les plus importants à ces endroits. Pour mieux évaluer les impacts et leur étendue à l’échelle de paysages agricoles, des revues scientifiques sur les méthodes d'évaluation des impacts de NH3 ont recommandé une comparaison entre différents types de modèles à différentes échelles spatiales. Dans ce contexte, nous avons comparé les flux de NH3 simulés par deux modèles de dispersion, de transport et de dépôt par voie atmosphérique (CHIMERE et OPS-ST), pour différents scénarios théoriques et semi-réels et pour différentes tailles de maille des modèles. Les résultats de simulations montrent que les dépôts secs annuels de NH3, moyennés sur le domaine d’étude, sont comparables pour des tailles de maille correspondant aux tailles pour lesquelles les modèles ont été conçus. Cela implique que les modèles eulériens fonctionnant à des résolutions kilométriques peuvent être utilisés pour simuler l’impact du NH3 sur la composition chimique de l’atmosphère. Les résultats divergent entre les modèles à proximité des sources. Les conditions météorologiques et la taille des mailles sont les facteurs ayant les effets les plus marqués sur les résultats des deux modèles. Enfin, nos résultats montrent que la détection des dépassements de charges critiques à proximité des sources est mieux représentée avec OPS-ST qu’avec CHIMERE, avec lequel on observe une surestimation des surfaces dépassant les charges critiques.

Short-range atmospheric dispersion of ammonia emitted by agricultural sources and its subsequent deposition to soil and vegetation can lead to the degradation of sensitive ecosystems as well as soil acidification. Atmospheric concentrations and dry depositions rates of NH3 are generally higher near the emission source and environmental impacts on sensitive ecosystems are often largest at these locations. To better evaluate the impacts and their extent at the agricultural landscapes scale, scientific reviews of NH3 assessment methods recommended a comparison between different types of models at different spatial scales. In this context, we compared NH3 fluxes simulated by two atmospheric dispersion, transport and deposition models (CHIMERE and OPS-ST) for different theoretical and semi-real scenarios and for different grid cell sizes. The simulation results show that the averaged NH3 dry deposition over the investigated domains is comparable for grid cell sizes for which the models were designed. This implies that eulerian models with a km scale horizontal resolution can be used for studying the larger scale impact of NH3 on atmospheric composition despite an inadequate treatment of near source dry…

Advisors/Committee Members: Cellier, Pierre (thesis director), Drouet, Jean-Louis (thesis director), Beekman, Matthias (thesis director).

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L'étude menée dans cette thèse concerne la dynamique de systèmes quantiques hors de l'équilibre, et plus particulièrement leurs propriétés d'intrication. En effet, l'intrication est devenue un concept fondamental dans la physique moderne, grâce notamment au développement de l'information quantique. Nous avons dans un premier temps étudié la dynamique d'un modèle de bosons sur réseau après la trempe de leur potentiel de confinement. Dans la limite de coeur dur, nous avons développé une théorie hydrodynamique qui reproduit parfaitement les différents comportements observés. Nous nous sommes ensuite intéressés à la dynamique de deux spins défauts couplés à une chaîne d'Ising. Dans un premier temps, ces défauts ont été préparés dans un état séparable. Nous avons dans ce cas établi une formule donnant l'évolution temporelle de la matrice de densité réduite, qui nous a permis d'avoir accès à l'intrication créée par l'intermédiaire du couplage à la chaîne. Puis, nous avons considéré le cas de deux spins défauts initialement intriqués, et nous avons étudié l'influence d'un environnement hors de l'équilibre sur leurs propriétés de désintrication. Finalement, la dernière partie de cette thèse est consacrée à l'étude d'un système couplé à un environnement décrit par le processus d'interactions répétées. Nous avons étudié la relaxation du système dans deux régimes temporels différents. Pour des temps courts, l'état est bien décrit par un état stationnaire hors équilibre, dans lequel nous avons mis en évidence les propriétés d’échelle de certaines observables. Enfin, pour des temps longs, le système atteint un état stationnaire d'équilibre composé d'un produit d'états de Bell

The study carried in this thesis concerns the dynamics of out-Of-Equilibrium quantum systems, and more particularly their entanglement properties. Indeed, entanglement became a fundamental concept in modern physics, especially with the development of quantum information. We have in a first part studied the dynamics of a model of bosons on a lattice after the quench of their trapping potential. In the hard-Core limit, we developed an hydrodynamical theory which perfectly reproduced the observed behavior. Then, we have looked at the dynamics of two defect spins coupled to an Ising chain. When these defects have been prepared into a separable state, we have established a formula giving the evolution of the reduced density matrix, allowing us to have access to the entanglement create through the coupling to the chain. We considered then the case of two initially entangled defect spins, and we studied the influence of a non-Equilibrium environment on the disentanglement properties. Finally, the last part of this thesis is devoted to the study of a system coupled to an environment by means of the repeated interactions process. We studied the relaxation of the system in two different time regimes. For short times, the state is well described by a non-Equilibrium-Steady-State, in which we highlighted the scaling properties of some observables. For long times, the…

Advisors/Committee Members: Karevski, Dragi (thesis director).

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L'introduction du SiGe dans les pMOS (Bulk et FDSOI) exige un bon contrôle de la tension de seuil (VT). Ceci nécessite une extraction précise des paramètres électriques ainsi qu'une compréhension des effets électriques du Ge dans de tels dispositifs. Dans cette thèse, nous avons d'abord proposé des méthodes pour une identification précise des paramètres électriques du « gate stack »: VT, la tension de bande plate (VFB) et l'épaisseur équivalente d'oxyde (EOT). Ces méthodes ont été validées avec des simulations Poisson-Schrödinger (PS) et appliquées avec succès aux mesures. Dans un second temps, nous avons étudié les effets électriques du Ge sur les paramètres du « gate stack » des pMOS. La comparaison des caractérisations électriques (C-V) avec les simulations PS a montré un décalage supplémentaire du travail de sortie effectif qui croit avec le Ge. Des caractérisations STEM, EELS et SIMS ont prouvé que ce décalage est due à la présence de dipôles à l'interface SiGe/oxyde.

Maintaining good threshold voltage (VT) centering is a paramount challenge for CMOS technology. The SiGe introduction in bulk and FDSOI pFETs requires VT control for such devices. To this end, we have to extract accurately electrical parameters and to understand Ge integration effects in SiGe based pFETs. In this thesis, first, we have proposed extraction methods to determine VT, flat band voltage (VFB) and equivalent oxide thickness (EOT) parameters in bulk and FDSOI transistors. The extraction methods have been validated via Poisson-Schrodinger (PS) simulations and successfully applied to measurements. Second, we have highlighted and explained electric effects of Ge on pMOS gate stack parameters. Electrical characterizations compared with PS simulations have evidenced an additional effective work function increase, induced by Ge, related to interfacial dipoles. STEM, EELS and SIMS characterizations have demonstrated that dipoles are located at SiGe/IL interface.

Advisors/Committee Members: Ghibaudo, Gérard (thesis director), Rideau, Denis (thesis director), Leroux, Charles (thesis director).

▼ Dans cette thèse, nous avons tout d’abord développé une théorie du champ moyen dynamique non homogène (I-DMFT) qui convient pour étudier les interactions électron- phonon dans des systèmes non invariants par translation. L’approche présentée, dont la seule hypothèse est celle d’une énergie propre locale dépendante du site, retrouve à la fois la solution exacte d’un électron pour un hamiltonien générique à liaisons fortes dans la limite de sans interaction et la solution DMFT pour le petit polaron dans les systèmes invariants par translation. Pour illustrer ses capacités, nous avons appliqué l’I-DMFT pour étudier la formation de polarons en présence d’impuretés isolées. Nous avons constaté que l’I- DMFT est plus précis que l’approximation de la moyenne inhomogène de la quantité de mouvement (IMA) et donne des résultats quantitatifs proches des calculs de Monte Carlo. Pour illustrer ses capacités numériques, nous utilisons ensuite l’I-DMFT pour étudier les effets des défauts intégrés sur une surface bidimensionnelle. Les cartes calculées de la densité locale d’états révèlent des oscillations de Friedel, dont la périodicité est déterminée par la masse du polaron. Ensuite, nous nous sommes concentrés sur le mécanisme de séparation interfacial électron-trou dans les systèmes prototypes de cellules solaires organiques. En utilisant l’I-DMFT, nous présentons une simulation entièrement quantique de la dynamique des porteurs de charge qui prend en compte les interactions électron-phonon, les désordres statiques et les champs électrostatiques. En particulier, ces simulations offrent la possibilité de calculer le taux d’injection de charge à l’interface donneur-accepteur, une quantité d’intérêt expérimental fondamental. Ceci constitue un premier pas vers un défi de longue date concernant le PVO, établissant ainsi un lien entre la chimie et la physique.Dans un premier temps, nous avons appliqué l’I-DMFT á un modèle générique unidimensionnel d’Hamiltonien, dont les paramètres modélisent la dynamique des porteurs de charge dans l’acide méthyl ester méthylique-C61 (PCBM) ou C60 systèmes accepteurs. Nos résultats montrent que les potentiels dynamiques (liés à la formation de polarons), comparés aux potentiels statiques aléatoires, peuvent présenter le principal mécanisme de perte préjudiciable dans les dispositifs PVO. Dans cette perspective, les molécules organiques avec des ́energies de r ́eorganisation mod ́er ́ees devraient ˆetre utilis ́ees pr ́ef ́erentiellement dans les matériaux de nouvelle génération, car l’augmentation de l’interaction électron-phonon entrave la gamme des énergies d’électrons entrantes appropriées en raison de la fragmentation de la densité d’états locale en sous-bandes polaroniques étroites. Enfin, nous avons appliqué l’I-DMFT à un hamiltonien modèle générique en trois dimensions, dont les paramètres modélisent les champs électrostatiques des charges dans les systèmes PCBM en trois dimensions et les systèmes accepteurs C60. Ces champs présentent un pic important sur une interphase étroite issue de la… Advisors/Committee Members: Mayou, Didier (thesis director).

▼ Ce manuscrit présente l’étude de transitions de phase quantiques dans l’oxyde BaCo2V2O8, un système antiferromagnétique quasi-unidimensionnel constitué de chaînes d’ions cobalt portant un spin effectif S = 1/2 caractérisé par une forte anisotropie de type Ising. Lors de ce travail, nous avons étudié les propriétés statiques et dynamiques de BaCo2V2O8 sous l’effet de différents paramètres physiques.Notre première étude a porté sur l’effet d’un champ magnétique transverse, i.e. appliqué perpendiculairement à l’axe Ising. Il a été proposé que lors de l’application d’un tel champ, un champ magnétique alterné effectif est induit perpendiculairement à l’axe d’anisotropie et au champ uniforme appliqué. La comparaison d'expériences de diffusion (élastique et inélastique) de neutrons et de calculs numériques nous a permis de montrer que ce champ alterné entre en compétition avec l’anisotropie. Ceci aboutit à une transition de phase originale, dite topologique, que l'on peut modéliser par une théorie quantique des champs nommée « modèle de double sine-Gordon » qui décrit la compétition entre deux excitations topologiques duales. Nous avons pu montrer que BaCo2V2O8 sous champ magnétique transverse était la première réalisation d'une telle théorie.La seconde étude était consacrée à BaCo2V2O8 sous champ magnétique longitudinal, i.e. un champ appliqué parallèlement à l’axe Ising. La dynamique de spins a été sondée grâce à la diffusion inélastique de neutrons et nous avons montré qu’au-dessus d’un champ critique de 4 T, celle-ci semble en accord avec le spectre des fluctuations de spin attendu pour un liquide de Tomonaga Luttinger (TLL). De plus, les calculs numériques ont confirmé que, du fait de l’anisotropie de type Ising dans ce système, la majorité du poids spectral du spectre en énergie est porté par les fluctuations de spins de type longitudinales. Ce résultat est la signature d'un comportement quantique sans analogue classique avec des fluctuations de basses énergies essentiellement longitudinales pilotant la physique du système. Enfin, c’est la première fois que la dynamique de spin dans des chaînes de type Ising a pu être sondée dans cette phase TLL.Les deux dernières études sont préliminaires. Le diagramme de phase de BaCo2V2O8 a été sondé par des mesures calorimétriques sous l’application d’une pression hydrostatique et d’un champ magnétique longitudinal. Afin d’obtenir des pressions allant jusqu’à 10 GPa, nous avons utilisé une cellule à enclumes de diamant. Nous avons effectué des mesures de chaleur spécifique qui nous ont permis de sonder l'effet de la pression sur le Hamiltonien de BaCo2V2O8 au travers de son diagramme de phase (H, P, T). Enfin, nous avons étudié l’effet de la substitution des ions magnétiques Co2+ par des impuretés non-magnétiques Mg2+. Les expériences de diffraction neutronique sous champ longitudinal ont montré que la température et le champ critiques diminuent proportionnellement à la concentration en impuretés. La dynamique de spins à champ magnétique nul a aussi été sondée et révèle… Advisors/Committee Members: Simonet, Virginie (thesis director).

▼ Les méthodes de résonances magnétiques sont de puissants outils de caractérisations de matériaux, solutions et autres objets comportant des moments magnétiques. De la pharmaceutique aux applications médicales et en passant par les matériaux quantiques, ces méthodes sont utilisées dans une vaste sélection de domaines technoscientifiques afin de caractériser les constituants, les propriétés ou encore de caractériser les phénomènes effectant les moments magnétiques d'un échantillon. Ce mémoire aborde la résonance paramagnétique électronique (RPE) comme outil de caractérisation et d’identification de défauts quantiques dans le diamant comme exmeple de matériau quantique. Plus spécifiquement, il porte sur la preuve de concept et la caractérisation d’un détecteur RPE dont le couplage cavité-spins est fondé sur la détection de la polarisation d’un ensemble de spins. Par conséquent, ce nouveau couplage permet la prise de mesure RPE large bande entrainant une polyvalence expérimentale accrue. Par exemple, ce système permet de choisir le champ magnétique et la fréquence d’excitation d’une expérience RPE. Ce détecteur, composé uniquement d’un résonateur de type guide d’ondes coplanaire à grande inductance cinétique, a permis la démonstration d’un signal spectroscopique RPE au-delà de 2.4\,{GHz} hors de la bande du résonateur, ce qui est inédit pour tout autre système RPE en cavité traditionnel. Similairement, ces mesures ont permis la reconstruction du diagramme de transition électronique d’un diamant sur une plage de 5.4\,{GHz} autour de la fréquence du résonateur à 5\,{GHz}. Ainsi, deux défauts quantiques ont été identifiés et caractérisés, soit les centres azote-lacune (centres NV) et les centres azotés P1. Cette technologie offre ainsi une opportunité de recherche dans le domaine de matériaux quantiques, où les limitations des systèmes spectroscopiques RPE en cavité font obstacle à la caractérisation rapide d’échantillons. Advisors/Committee Members: Pioro-Ladrière, Michel (advisor).

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L'étude de la dynamique intrinsèque de l'ADN-B permet de caractériser l'espace conformationnel exploré par cette macromolécule. Cette dynamique, qui dépend de la séquence, est un facteur clé dans les mécanismes d'interaction avec les protéines, l'ADN étant plus ou moins prédisposé à s'adapter à son partenaire. Lors de cette thèse, nous avons sondé la dynamique de l'ADN à deux échelles de temps, en nous basant sur l'étude de quatre dodécamères par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). Nous nous sommes d'abord intéressés à la dynamique des groupements phosphates, qui correspondent à des mouvements rapides (picoseconde-nanoseconde). Nous avons ainsi confirmé l'effet de la séquence dinucléotidique sur cette dynamique, qui peut être prédit et quantifié. Nous avons également mis en lumière pour la première fois l'étroite inter-dépendance qui existe entre déplacements chimiques du phosphore, distances internucléotides et constantes de couplage dipolaire résiduel. L'interprétation de ces observables RMN en termes de conformations des phosphates, de paramètres hélicoïdaux et de taille des sillons, montre qu'en fait ces couplages reflètent la mécanique intrinsèque de l'ADN en solution. En interfaçant ces résultats avec l'effet de séquence observé sur la dynamique des phosphates, il est aussi possible de saisir de quelle façon la conformation moyenne de la double hélice et l'espace conformationnel associé sont modulés par la séquence au niveau dinucléotidique. Enfin, des dynamiques moléculaires réalisées avec les très récents champs de force CHARMM36 et Parmbsc0ezOLI, confrontées aux données expérimentales, ont permis d'apprécier le réalisme croissant des ADN simulés et ont aidé à préciser des éléments de la dynamique qui échappent à l'expérience. Le deuxième volet de cette thèse a porté sur les mouvements de l'ADN se produisant à l'échelle de la milliseconde, encore très peu étudiés. Nous avons mis au point des expériences de dispersion-relaxation qui ont apporté la preuve de l’existence d’un échange conformationnel d'un type totalement nouveau. Cet échange ne semble apparaitre que sur un type particulier de séquence, riche en A:T. Certaines régions de l’ADN, probablement spécifiques, peuvent ainsi localement évoluer vers une forme très faiblement peuplée, dont la structure détaillée reste à caractériser. L'ensemble de ces résultats offre un panorama des capacités dynamiques de l'ADN, dépendantes de la séquence, et ouvre ainsi de nombreuses perspectives vers une meilleure compréhension des mécanismes qui guident la formation des complexes ADN-protéines.

The study of B-DNA intrinsic dynamics enables to characterize the conformational landscape explored by this macromolecule. Indeed, binding of DNA to proteins is modulated by subtle sequence-dependent variations inherent to the dynamics of free DNA, which facilitate or disfavor the structural fit with cognate partners.In this thesis, the DNA dynamics was investigated at two time-scales, on the basis of the Nuclear Magnetic Resonance (NMR) study of four dodecamers. First, we…

Advisors/Committee Members: Hartmann, Brigitte (thesis director).

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128 p. ; ill. ; 30 cm

Ce travail est une contribution à l'étude de la combustion prémélangée en hors équilibre chimique pour le contrôle de la température adiabatique et des polluants. Pour atteindre ce premier objectif, nous devons calculer les fractions molaires des produits de la combustion complète de l'hydrocarbure ainsi de toutes les espèces des produits de combustion après dissociation. En outre, nous calculons l'enthalpie et l'entropie élémentaire des espèces en hors équilibre chimique en utilisant des polynômes empiriques de BonnieJ.McBride [3]. Le système d'équations obtenu est résolu par la méthode de Newton Raphson. Parmi les résultats obtenus, la détermination des paramètres assurant une meilleure efficacité avec moins de consommation de fuel et moins de polluants. Un programme de calcul " COMBUSTION-1D " est réalisé pour atteindre cet objectif. Le deuxième objectif qui consiste de l'utilisation d'un outil de simulation à grande échelle, c'est le code FDS-v5.5 qui utilise le concept LES (Large Eddy Simulation), Ce dernier avec le logiciel " SMOKEVIEW " sont utilisés pour compléter la prédiction initiée par le programme " COMBUSTION-1D " afin de parachever la modélisation de la combustion de prémélange dans une chambre de combustion tubulaire par la simulation des vitesse de propagation des flammes laminaires de différents mélanges (propane/Air, n-Decane/Air et À-pinène/Air) pour différentes températures initiales de préchauffage et différentes richesses à la pression atmosphérique. Les résultats obtenus de ces trois fuels sont comparés avec des résultats numériques et expérimentaux de la littérature, ces comparaisons corroborent l'habilité de FDS à simuler les flammes de prémélange. Le dernier objectif de ce travail est la réalisation d'un code de calcul en Fortran " THERM-3D " qui résout l'équation de la chaleur dans sa forme générale (instationaire, trois dimensions). La méthode des différences finis est utilisée pour la discrétisation de l'équation différentielle avec le schéma explicite et un maillage structuré qui est réalisé pour la discrétisation de la géométrie cylindrique, les lois de l'aéroélasticité sont incorporés au programme " THERM-3D " pour déterminer l'expansion thermique et les déformations et les contraintes thermoélastiques en fonction des propriétés physiques des matériaux réfractaires. Les résultats obtenus sont présentés à l'aide du logiciel Tecplot-V11

▼ This study is based on the theoretical principles of Cognitive Linguistics and aims to investigate how conceptualization processes take place as students read cartoons related to the 2014 Football World Cup. Assuming that conceptualizing consist of mental processe that allow the organization and understanding of the world through each subject’s perceptual and social experiences in a particular environment, it is necessary to resort to categorization notions (LAKOFF; JOHNSON, 1999), Idealized Cognitive Models - imagetic schemes (JOHNSON, 1987; LAKOFF, 1987), propositional models (LAKOFF, 1987) and metonymic and metaphoric models (LAKOFF; JOHNSON, 1980; LAKOFF, 1987; FELTES, 2007) - and inferences (LAKOFF, 1993). For this study, the selected corpus is composed of fifteen (15) texts produced by 2nd grade students attending a night class in a public high school, located in Natal / RN. Given the theoretical framework and the nature of the data, a qualitative methodology is adopted (CASSEL; SYMON, 1994; GOLDENBERG, 1999) supported by introspection analysis (TALMY, 2005), departing from the researcher’s individual perceptions about an object to be studied. Based on the analysis, we verify that the interaction between verbal and visual elements arranged in cartoons act as guides in meaning making and involve different perceptions rooted in individual and shared knowledge among students. Moreover, the textual productions reveal that some students go beyond the understanding of the clues provided by the multimodal texts, highlighting the importance of Idealized Cognitive Models (LAKOFF, 1987) in the grounds of this research. Thus, it confirms the cognitivist assumption that the conceptualization and hence the construction of inferences are complex cognitive activities that involve embodied and social experiences. Advisors/Committee Members: Costa, Marcos Antonio (advisor), 21065853300 (advisor), http://lattes.cnpq.br/2063417297534959 (advisor).

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128 p. ; ill. ; 30 cm

Ce travail est une contribution à l'étude de la combustion prémélangée en hors équilibre chimique pour le contrôle de la température adiabatique et des polluants. Pour atteindre ce premier objectif, nous devons calculer les fractions molaires des produits de la combustion complète de l'hydrocarbure ainsi de toutes les espèces des produits de combustion après dissociation. En outre, nous calculons l'enthalpie et l'entropie élémentaire des espèces en hors équilibre chimique en utilisant des polynômes empiriques de BonnieJ.McBride [3]. Le système d'équations obtenu est résolu par la méthode de Newton Raphson. Parmi les résultats obtenus, la détermination des paramètres assurant une meilleure efficacité avec moins de consommation de fuel et moins de polluants. Un programme de calcul " COMBUSTION-1D " est réalisé pour atteindre cet objectif. Le deuxième objectif qui consiste de l'utilisation d'un outil de simulation à grande échelle, c'est le code FDS-v5.5 qui utilise le concept LES (Large Eddy Simulation), Ce dernier avec le logiciel " SMOKEVIEW " sont utilisés pour compléter la prédiction initiée par le programme " COMBUSTION-1D " afin de parachever la modélisation de la combustion de prémélange dans une chambre de combustion tubulaire par la simulation des vitesse de propagation des flammes laminaires de différents mélanges (propane/Air, n-Decane/Air et À-pinène/Air) pour différentes températures initiales de préchauffage et différentes richesses à la pression atmosphérique. Les résultats obtenus de ces trois fuels sont comparés avec des résultats numériques et expérimentaux de la littérature, ces comparaisons corroborent l'habilité de FDS à simuler les flammes de prémélange. Le dernier objectif de ce travail est la réalisation d'un code de calcul en Fortran " THERM-3D " qui résout l'équation de la chaleur dans sa forme générale (instationaire, trois dimensions). La méthode des différences finis est utilisée pour la discrétisation de l'équation différentielle avec le schéma explicite et un maillage structuré qui est réalisé pour la discrétisation de la géométrie cylindrique, les lois de l'aéroélasticité sont incorporés au programme " THERM-3D " pour déterminer l'expansion thermique et les déformations et les contraintes thermoélastiques en fonction des propriétés physiques des matériaux réfractaires. Les résultats obtenus sont présentés à l'aide du logiciel Tecplot-V11

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La problématique de la qualité de service dans les réseaux locaux sans fils IEEE 802.11 demeure l'un des défis délicats à surmonter par la communauté scientifique. L'étude et l'évaluation des approches apportés pour le support de QoS dans ce type de réseaux que ce soit par des simulations, des modèles analytiques ou des mesures réelles montrent que ces approches sont toujours insuffisantes pour apporter des vraies garanties de qualité de services aux utilisateurs sans fils. Suite à des travaux effectués au CRAN qui ont porté sur l'équilibrage des charges dans les réseaux Ethernet industriels nous avons opté pour une méthode d'équilibrage de charges dans le contexte des réseaux Hotspots 802.11. L'objectif de cette approche est d'équilibrer les charges des points d'accès pour satisfaire aux besoins en termes de qualité de service de l'ensemble des applications sans fils. Ces besoins sont exprimés en termes de disponibilité, de délais, de bande passante, etc. Nous avons alors définis un algorithme d'équilibrage de charges pouvant établir dynamiquement des associations optimales entre les utilisateurs présents dans un Hotspot et les points d'accès en service. Un protocole d'échanges entre les stations sans fils et les points d'accès et entre ces derniers et le serveur d'équilibrage de charges a été établi. Le fonctionnement de ce protocole a été vérifié et simulé en utilisant les outils SDL et MSC. Pour l'évaluation de la performance de l'approche d'équilibrage par rapport à la méthode d'accès de base du protocole, nous avons effectué une ensemble de simulations sur OPNET et montré que cette approche permet d'améliorer un ensemble de paramètres de qualité de service perçu par les utilisateurs d'un réseau Hotspot. Dans le futur, nous continuerons à travailler sur l'évaluation de cette approche couplée avec les nouvelles recommandations du standard IEEE 802.11e et à trouver les solutions techniques nécessaires à son implémentation.

The issue of quality of service in IEEE 802.11 Wireless LAN remains a delicate challenge to be overcome by the scientific community. The performance evaluation of actual approaches made to support QoS in these networks, also through simulations, analytical models or real measurements shows that these approaches are still insufficient to give real guarantees of quality of services to wireless users. Following the work being done by CRAN which focused on balancing loads in industrial Ethernet networks we opted for a method of load balancing in the hotspots 802.11. Our objective is to balance access points loads to meet the needs in terms of quality of service of wireless users application’s. These requirements are expressed in terms of availability, delays, bandwidth ... We defined a load balancing algorithm to dynamically establish optimal associations between users in a hotspot and access points in service. A protocol exchanges between wireless stations and access points and between access points and a load balancing server has been established. The operation of the protocol was verified and…

Advisors/Committee Members: Divoux, Thierry (thesis director), Nasri, Salem (thesis director).

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O modelo de Heisenberg, descrevendo a interação de troca entre spins clássicos, é investigado na superfície da fita de Möbius. Excitações do tipo-vórtice, caracterizadas por cargas topológicas não-triviais, são estudadas como soluções estáticas no regime de rotor planar. Além da carga, discute- se também a energética associada a tal solução.

We consider the classical version of the Heisenberg exchange model on the surface of a Möbius strip. Vortex- like excitations, carrying non-trivial charge (topological winding number), are shown to emerge as static solutions in the planar rotator regime. Besides such a charge, attention is also paid to discuss about its energetics.

Advisors/Committee Members: Afrânio Rodrigues Pereira, Luiz Claudio Pereira, Ricardo Reis Cordeiro, Daniel Heber Theodoro Franco, Winder Alexander de Moura Melo.

▼ L'audition artificielle est de plus en plus utilisée en robotique mobile pour améliorer l'interaction humain-robot. La reconnaissance de la parole occupe présentement une place importante tandis qu'un intérêt particulier se développe pour la reconnaissance de locuteurs. Le système ManyEars permet actuellement à un robot mobile de localiser, suivre et séparer plusieurs sources sonores. Ce système utilise un ensemble de huit microphones qui sont disposés en cube. Ce mémoire porte sur la conception et l'évaluation d'un système de reconnaissance de locuteurs, baptisé WISS (Who IS Speaking), couplé au système ManyEars. Le système de reconnaissance de locuteurs conçu est robuste au bruit ambiant et au changement d'environnement. Une technique de combinaison de modèle parallèle (parallel model combination (PMC)) et des masques sont utilisés pour améliorer le taux d'identification dans un milieu bruité. Un indice de confiance est également introduit pour pondérer les identifications obtenues. La simplicité du système proposé fait en sorte qu'il est possible d'exécuter en temps réel l'algorithme sur un processeur généraliste ( General Purpose Processor (GPP)). Les performances du système sont établies à l'aide de plusieurs scénarios. Dans un premier lieu, des enregistrements sont diffusés dans des haut-parleurs pour un ensemble de vingt locuteurs. Le système est ainsi caractérisé en fonction des positions angulaires et radiales des sources sonores. Le taux de reconnaissance est affecté par la qualité du signal (i.e. diminution du rapport signal sur bruit ( Signal-to-Noise Ratio (SNR))) : il passe de 95.6% à 84.3% en moyenne lorsque le SNR passe d'environ 16 dB à 2 dB lorsque le locuteur se situe à 1.5 mètres des microphones. Par la suite, un scénario dit statique est vérifié à l'aide de quatre locuteurs qui récitent chacun leur tour des phrases à un volume de voix naturel. Finalement, un scénario dynamique dans lequel un groupe de quatre locuteurs ont une conversation naturelle avec des chevauchements entre les segments de paroles est étudié. Le taux de reconnaissance varie entre 74.2% et 100.0% (avec une moyenne de 90.6%) avec le scénario statique, et entre 42.6% et 100.0% avec le scénario dynamique (avec des moyennes de 58.3%, 72.8% et 81.4% pour des segments de 1, 2 et 3 secondes respectivement). Des solutions sont identifiées afin d'améliorer les performances lors de travaux futurs. Au meilleur de notre connaissance, il n'existe aucun système qui effectue une reconnaissance de locuteurs dans un environnement contaminé simultanément par des bruits convolutif et additif. De plus, l'utilisation de masques pour estimer ces bruits est un nouveau concept. Ces masques sont d'ailleurs généralement employés pour la reconnaissance de la parole et leur utilisation dans un contexte de reconnaissance de locuteur est une première. De plus, une caractérisation complète du système qui inclue les SNRs est proposée en fonction de la position du locuteur, ce qui est rarement disponible dans la littérature en audition artificielle pour… Advisors/Committee Members: Michaud, François (advisor).

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Au niveau atomique, le contrôle de spins est un objectif primordial en physique quantique. Malheureusement la présence de bruits gêne ce dernier. Le but est de trouver les conditions à imposer à l’environnement pour que le contrôle ne soit pas perturbé par le bruit. L’étude d’une chaîne de spins caractérisée par trois couplages : interactions d’Heisenberg, d’Ising-Z et d’Ising-X, évoluant librement est prise comme référence. Nous observons que l’interaction d’Heisenberg correspond à un couplage isotrope. Celle d’Ising-Z conserve l’ordre dans la chaîne tandis que celle d’Ising-X est très désordonnée. Nous rendons le système plus complexe en ajoutant du contrôle et en analysant le comportement adiabatique d’un système quantique. Ce dernier est composé d’un système et d’un environnement, dont le couplage est perturbatif. Trois régimes adiabatiques ont été mis en évidence. Des formules permettant d’obtenir la fonction d'onde au cours du temps ont alors été établies pour ces trois régimes. Cependant, dans la pratique, les systèmes quantiques ne sont en aucun cas isolés. L’interaction avec leur environnement peut entraîner des comportements plus complexes, rendant le contrôle très difficile. Nous avons alors étudié des systèmes de spins, couplés ou non, frappés par des trains d’impulsions magnétiques ultracourtes. Ces trains traversent un environnement classique (stationnaire, de dérive linéaire, Markovien, microcanonique) modifiant la force et le retard de chaque impulsion. La modification des trains par l’environnement classique est une des sources du désordre dans le système de spins. Ce désordre est transmis entre les spins par le couplage. Dans cette étude nous n’arrivons pas à contrôler le système lorsque les trains sont en présence des environnements précédents. Pour palier à ce problème, nous imposons aux impulsions magnétiques de traverser un environnement chaotique. Avant un temps t, appelé horizon de cohérence, le système couplé par une interaction d’Heisenberg et soumis à un environnement chaotique reste cohérent alors qu’après, la population et la cohérence d'un spin et du spin moyen du système tendent à se rapprocher de la distribution microcanonique. Pendant cet horizon, il est possible de réaliser du contrôle quantique soit par contrôle total (contrôle du système à chaque instant), soit par transmission d’information. Cette étude nous a permis de déterminer une formule empirique de l’horizon de cohérence. Finalement, nous nous sommes attachés à trouver une formule plus formelle de cet horizon.

At an atomic level, the spin control is an essential aim in quantum physics. Unfortunately, the presence of noises disturbs this last. The goal is to find the conditions which we have to impose to the environment in order that the control is not disturbed by the noise. The study of a spin chain characterized by three couplings (Heisenberg, Ising-Z and Ising-X interactions) freely evolving is taken as reference. We observe that the Heisenberg interaction corresponds to an isotropic coupling. The Ising-Z one…

Advisors/Committee Members: Joubert, Pierre (thesis director), Viennot, David (thesis director).

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Neste trabalho, a técnica da matriz de espalhamento é usada para calcular a transmissividade de spins polarizados através de heteroestruturas semicondutoras de dupla barreira simétrica. O movimento de elétrons de condução são descritos na aproximação da massa efetiva do modelo completo de Dresselhaus. A transmissividade e a polarização são calculadas como função da energia do elétron para kjj = 0; 5x106cm􀀀1, kjj = 1x106cm􀀀1 e kjj = 2x106cm􀀀1 com vários valores de , para um sistema GaSb=GaxAl1􀀀xSb=GaSb=GaxAl1􀀀xSb=GaSb. Fixando o momento paralelo kjj e variando = 30o, 45o, 60o e 90o, observamos que as posições dos picos ressonantes variam fracamente com a energia e as curvas de transmissão mudam mais fortemente nas regiões fora da ressonância, com a polarização atingindo valores entre 54%􀀀!82% nos níveis ressonantes. Para a direção = 45o, o spin-mixing produz uma eficiência de polarização de quase 100%. Ao aplicarmos uma tensão externa, os picos de transmissividade e spin polarização sofrem um desclocamento para regiões de energias mais baixas.

In this dissertation, the scattering matrix technique is used to calculate the transmissivity of polarized spins through semiconductors heterostructures of symmetrical double barrier. The movement of electrons is described in the effective mass approach of the complete Dresselhaus models. The transmissivity and polarization are calculated as a function of electron energy with kjj = 0; 5x106cm􀀀1, kjj = 1x106cm􀀀1 and kjj = 2x106cm􀀀1 varying the angle GaSb=GaxAl1􀀀xSb=GaSb=GaxAl1􀀀xSb=GaSb system. Fixing the parallel moment kjj and varying = 30o, 45o, 60o and 90o, we observed that the positions of the resonant picks vary faintly with the energy and the transmission curves change more strongly in the areas out of the resonance, with the polarization reaching values among 54%􀀀!82% in the resonant levels. For the direction = 45o, the spin mixing produces a spin polarization efficiency of nearly 100 %. Applying an external voltage, the peak transmissivity and spin polarization undergo a shift towards regions to lower energies.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Advisors/Committee Members: Frota, Hidembergue Ordozgoith da, 043.459.082-72, http://lattes.cnpq.br/5700103079488064, Bittencourt, Antonio Carlos Rodrigues, http://lattes.cnpq.br/1105838755157684.

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Cette thèse a consisté à élaborer une méthode qui permet de résoudre l’équation intégrale comportant comme inconnues les courants et les charges introduite récemment par Taskinen et Ylä-Oijala par une méthode d’éléments frontière sans aucune contrainte de continuité au niveau des interfaces des éléments aussi bien pour les courants que pour les charges. Nous avons d’abord montré comment on pouvait construire cette équation de façon simple et similaire à celle des formulations intégrales usuelles en imposant au problème intérieur relatif au système de Picard, qui est en fait une extension du système de Maxwell, des conditions aux limites adéquates. Pour des géométries régulières de l’objet diffractant, nous avons établi de façon théorique la stabilité et la convergence des schémas numériques ci-dessus en montrant que cette équation peut être décomposée sous la forme d’un système elliptique coercif et d’un opérateur compact dans le cadre des fonctions de carré intégrable.Toute cette étude a été confirmée par des tests numériques tridimensionnels. Comme pour les équations intégrales usuelles de seconde espèce, le cadre théorique valable pour des surfaces régulières ne l’est plus pour des surfaces avec des singularités. L’utilisation formelle de cette équation,pour des surfaces singulières, a donné des résultats entachés d’erreur. Nous avons mis en évidence l’origine des instabilités numériques à l’origine de ces erreurs lorsque les géométries sont singulières en développant une version bidimensionnelle de cette équation. Cette version nous a permis en particulier de montrer que les instabilités étaient dues à des oscillations parasites concentrées autour des singularités de la géométrie. Dans ce cadre nous avons pu mettre en oeuvre plus aisément des approches pour supprimer ou atténuer ces oscillations parasites ou leur effet sur les calculs en champ lointain. Nous avons montré qu’un procédé d’augmentation des degrés de liberté pour la charge par rapport au courant pouvait sensiblement réduire ces instabilités. A la suite de l’amélioration observée sur les résultats dans le cas 2D, nous avons transposé cette procédure au cas tridimensionnel. A travers divers tests, nous avons constaté l’amélioration de la qualité de l’approximation amenée par la procédure de stabilisation

The objective of this thesis was to develop a method that solves the integral equation whose unknowns are the currents and the charges, recently introduced by Taskinen and Ylä-Oijala, by a boundary element method without any continuity constraint at the interfaces of the elements,for both the unknowns. We first show how to construct this equation in a simple way, similar tothe usual integral formulations, through imposing to the internal problem related to the Picard system,which is an extension of the Maxwell system, appropriate boundary conditions. For regular geometries, we have established a theoretical background ensuring the stability and the convergence of numerical scheme, by proving that this equation can be decomposed in a coercive…

Advisors/Committee Members: Bendali, Abderrahmane (thesis director).

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Cette thèse s'intéresse à l'apprentissage et à la représentation de données de charges et contraintes aéronautiques. Nous réalisons dans un premier temps une étude préliminaire pour la prédiction des courbes de charges aéronautiques. Nous comparons des méthodes de régression à base d'arbres et quantifions l'influence de techniques de réduction de dimension sur les performances en régression dans un cadre d'extrapolation. Dans un second temps, nous développons un modèle de déformation agissant simultanément sur les entrées et sorties des courbes. Nous étudions les propriétés asymptotiques des estimateurs des paramètres de déformation. Ce modèle de déformation est associé au processus de modélisation et prédiction des charges aéronautiques. Dans un troisième temps, nous donnons une méthodes simple et efficace de prédiction de charges critiques.

This thesis focuses on Machine Learning and information extraction for aeronautical loads and stress data. In the first time, we carry out a study for the prediction of aeronautical loads curves. We compare regression trees based models and quantify the influence of dimension reduction techniques on regression performances in an extrapolation context. In the second time, we develop a deformation model acting simultaneously on the input and the output space of the curves. We study the asymptotic properties of the estimators of the deformation parameters. This deformation model is associated to the modeling and predicting process of aeronautical loads. Finally, we give a simple and efficient method for predicting critical loads.

Advisors/Committee Members: Klein, Thierry (thesis director), Gamboa, Fabrice (thesis director).

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Nos últimos anos, o progresso da nanotecnologia permitiu a fabricação de amostras magnéticas na escala nanométrica, bem como a evolução de técnicas experimentais para medir suas propriedades. Verificou-se experimentalmente que o estado fundamental de um Nanodisco Magnético pode ser a configuração de Vórtice ou a configuração de domínio único, dependendo de parâmetros como raio e espessura do Nanodisco Magnético. Em escala nanométrica, o efeito de borda e a energia magnetostática tornam-se importantes, criando uma anisotropia de borda sobre os spins próximos a esta. Previsões teóricas indicam que o estado fundamental de um Nanodisco Magnético deve ser a configuração de domínio único. É importante enfatizar que tais previsões são baseadas em teorias que não levam em consideração a espessura da borda. No texto subseqüente analisamos, via simulações Monte Carlo, o efeito da espessura da borda sobre o estabelecimento do estado fundamental em Nanodiscos Magnéticos. Nossos resultados mostraram que a espessura da borda possui influência considerável sobre o estabelecimento do estado fundamental em tais sistemas. Analisamos também, via simulações Monte Carlo e Dinâmica de Spins, o efeito da inclusão de um buraco circular, no centro de um Nanodisco Magnético, sobre a configuração de Vórtice. Neste caso, nossos resultados mostraram que o buraco prende a configuração de Vórtice. Tal efeito pode ser usado para criar esquemas de chaveamento baseados no aprisionamento e soltura da configuração de Vórtice por buracos em Nanodiscos Magnéticos submetidos a campo externo

Nos últimos anos, o progresso da nanotecnologia permitiu a fabricação de amostras magnéticas na escala nanométrica, bem como a evolução de técnicas experimentais para medir suas propriedades. Verificou-se experimentalmente que o estado fundamental de um Nanodisco Magnético pode ser a configuração de Vórtice ou a configuração de domínio único, dependendo de parâmetros como raio e espessura do Nanodisco Magnético. Em escala nanométrica, o efeito de borda e a energia magnetostática tornam-se importantes, criando uma anisotropia de borda sobre os spins próximos a esta. Previsões teóricas indicam que o estado fundamental de um Nanodisco Magnético deve ser a configuração de domínio único. É importante enfatizar que tais previsões são baseadas em teorias que não levam em consideração a espessura da borda. No texto subseqüente analisamos, via simulações Monte Carlo, o efeito da espessura da borda sobre o estabelecimento do estado fundamental em Nanodiscos Magnéticos. Nossos resultados mostraram que a espessura da borda possui influência considerável sobre o estabelecimento do estado fundamental em tais sistemas. Analisamos também, via simulações Monte Carlo e Dinâmica de Spins, o efeito da inclusão de um buraco circular, no centro de um Nanodisco Magnético, sobre a configuração de Vórtice. Neste caso, nossos resultados mostraram que o buraco prende a configuração de Vórtice. Tal efeito pode ser usado para criar esquemas de chaveamento baseados no aprisionamento e soltura da…

Advisors/Committee Members: Virgilio de Carvalho dos Anjos, Pablo Zimmermann Coura, Bismarck Vaz da Costa, Sidiney de Andrade Leonel, Everton Murilo Carvalho de Abreu.

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We present here magnetization measurements performed at low temperatures on magnetic nanocolloids based on 3.3 nm sized particles of manganese ferrite. This nanocolloid was obtained by a chemical core/shell strategy developed for the synthesis of ferro uids. Temperature dependence of the magnetization measurements allowed us to separate two contributions. One associated to the well ordered core, with a temperature dependence which follows an eective Bloch law and the other related to surface spins frozen in a disordered spin glass like structure. After cooling the sample in a high eld we observer a shift on the hysteresis loops, which indicates the existence of a coupling between the ferrimagnetic ordered core and the disordered surface layer. The shift on the hysteresis loop allow us to evaluated the exchange bias eld, determined from the eld oset from the origin, and is increasing as the applied eld used in cooling process. Otherwise measurements of temperature dependence of magnetization for different magnitudes of applied field indicate an additional contribution to the magnetization of the disordered spins to low temperatures. Moreover it was possible to determine for each applied field magnitude a freezing temperature, in which the surface is frozen in a spin glass like structure. The variation of the freezing temperature Tf with the applied field, indicates in this case an increasing in the coupling core/shell with the applied field.

Nós apresentamos aqui medidas de magnetização realizadas a baixas temperaturas em nanocolóides magnéticos baseados em partículas de ferrita de manganês de tamanho 3.3 nm. Este nanocolóide foi obtido por uma estratégia química núcleo/superfície desenvolvida para a síntese de ferrofluidos. A dependência da temperatura das medidas de magnetização nos permitiu separar duas contribuições. Uma associada ao núcleo bem ordenado, com uma dependência da temperatura que segue a lei efetiva de Block e outra relacionada a superfície de spins congelados em uma estrutura desordenada como a de um vidro de spin. Após resfriar a amostra em alto campo observou-se um deslocamento no ciclo de histerese, o que indica a existência de um acoplamento entre o núcleo ferrimagnético ordenado e a superfície de camada desordenada. O deslocamento no ciclo de histerese nos permite avaliar o campo de exchange, determinado pelo deslocamento do campo da origem e está aumentando com o campo aplicado usado no processo de resfriamento. Diferentemente, medidas de magnetização na dependência da temperatura para diferentes magnitudes de campos aplicados indicam uma contribuição adicional dos spins desordenados para a magnetização em baixas temperaturas. Além disso, foi possível determinar para cada magnitude de campo aplicado uma temperatura de congelamento, na qual a superfície é congelada em uma estrutura como a de um vidro de spins. A variação da temperatura de congelamento Tf com o campo aplicado, indica neste caso um aumento no acoplamento núcleo/superfície com o campo aplicado

Advisors/Committee Members: Jérôme Depeyrot, Francisco Augusto Tourinho, Juliano Alexandre Chaker.

▼ Les réseaux de nanoaimants à frustration géométrique font l'objet d'investigations depuis maintenant une décennie. Ils permettent de réaliser expérimentalement des modèles de spins théoriques qui n'ont parfois pas d'équivalent naturel. Ces réseaux présentent, entre autres, l'intérêt d'offrir un accès direct aux configurations locales de spin. Le travail présenté dans ce manuscrit vise à réaliser expérimentalement le modèle dit de "glace carrée" dans un réseau nanoaimants. Ce modèle hautement frustré présente un état fondamental massivement dégénéré, à l'origine de son entropie résiduelle à basse température. Dans ce travail, nous allons présenter deux approches permettant de réaliser le modèle de glace carrée.La première consiste à introduire dans le réseau carré conventionnel des nanoaimants supplémentaires. Sous certaines conditions, ceux-ci agissent en modifiant les couplages effectifs entre les aimants du réseau principal. Pour cela, les aimants additionnels doivent se comporter passivement vis à vis du réseau principal. Dans une étude théorique, nous montrerons que l'analyse du hamiltonien dans l'espace réciproque échoue à saisir les propriétés essentielles de ce nouveau modèle. C'est en calculant l'énergie de configurations aléatoires de spins que nous prouverons que notre système présente les caractéristiques recherchées. Nous porterons une attention particulière à l'effet de la portée et de la nature des interactions entre aimants. Grâce à des simulations micromagnétiques par différences finies, nous déterminerons les géométries pertinentes à employer pour une réalisation expérimentale. Grâce aux outils de microfabrication disponibles au laboratoire, nous avons pu fabriquer de tels réseaux. Les aimants sont constitués de permalloy mince, ce qui leur permet d'atteindre un régime superparamagnétique lors d'un recuit thermique. Nous avons observé que les aimants additionnels influencent comme prévu la physique du réseau carré. Un biais expérimental a cependant engendré une aimantation rémanente élevée dans certains réseaux. Cet effet a malheureusement masqué les corrélations caractéristiques attendues dans le modèle de glace carrée. Mais ces travaux ont permis de mettre en évidence un effet inattendu des aimants additionnels. Ceux-ci semblent stimuler les fluctuations thermiques dans les réseaux qui en sont pourvus.La seconde approche consiste à surélever les aimants orientés dans l'une des deux directions du réseau carré. Nous emploierons une méthodologie similaire à celle décrite précédemment pour l'étude de ce nouveau système. Théoriquement, le contrôle de la surélévation permet d'explorer trois modèles de spins différents, dont le modèle de glace carrée. Nous avons fabriqué des réseaux avec plusieurs surélévations, estimées au moyen de simulations micromagnétiques. Pour des raisons techniques, nous avons cette fois travaillé avec des nanoaimants de permalloy épais. Ils présentent la caractéristique d'être athermiques. Les fluctuations sont alors introduites grâce à un champ magnétique tournant et… Advisors/Committee Members: Canals, Benjamin (thesis director), Rougemaille, Nicolas (thesis director).

▼ Nesta dissertação, investigaram-se os efeitos de caos causados por pequenas variações de temperatura sobre as propriedades físicas dos vidros de spins de Potts. Considerou-se o modelo de Potts com q estados, com interações de intercâmbio escolhidas ao acaso a partir de uma função de distribuição de probabilidades, e definido em uma rede hierárquica tipo diamante com dimensão fractal df, fator de escala b = 2 e p conexões. O efeito de pequenas variações de temperatura sobre as propriedades físicas do sistema foi estudado analisando-se a sensibilidade da sobreposição de configurações da magnetização local h_T i em estados de equilíbrio na temperatura T e na temperatura T + _T, mais precisamente a sobreposição da correlação local q(T, _T) = h_T _T+_T i e seu desvio, _q, com respeito ao parâmetro de ordem de Edwards-Anderson local, qEA = h_2 T i. Utilizou-se o método do grupo de renormalização de Migdal-Kadanoff no espaço real, combinado com um procedimento recursivo exato para calcular os valores locais da magnetização em redes de dimensão fractal variável. O desvio _q foi calculado em diferentes temperaturas como função do tamanho da rede e para interações escolhidas das distribuições de probabilidades bimodal e gaussiana. Para temperaturas bem abaixo da temperatura de transição encontrou-se que _q aumenta significativamente com o tamanho da rede sinalizando um comportamento caótico com relação a pequenas variações de temperatura. Este comportamento caótico foi observado no intervalo de temperatura onde se localiza um atrator estranho no diagrama do fluxo de renormalização da distribuição de probabilidades das interações, o qual está associado `a fase condensada do modelo. Os histogramas da magnetização e do paâametro de ordem locais nas configurações perturbada (em T +_T) e não perturbada (em T) evidenciaram como essas configurações diferem consideravelmente no intervalo de temperatura do atrator, enquanto para temperaturas fora desse intervalo, sejam elas abaixo ou acima, tais diferenças se tornam quase imperceptíveis Advisors/Committee Members: COUTINHO, Sergio Galvao (advisor).

▼ Abstract : Concentrated Solar Photovoltaic (CPV) is a promising alternative to conventional solar structures. These solar traking structures need to be optimized to be competitive against other types of energy production. Wind action is the main concern in the design of the steel support structure of such movable system. The main purpose of this research is to assemble advanced numerical and analytical tools that allows realistic dynamic study of structures under wind loading. This help to study accurately optimized alternative in term of selecting structural and wind site conditions parameters. The methodology of the present study involves three main steps : (i) experimental full-scale study of the global response under real life wind conditions ; (ii) numerical modeling that captures the characteristics of the real structures and include the aerodynamic force models to conduct time-domain dynamic analyses ; (iii) preliminary design application that include the study of the effect of stuctural and wind parameters in optimizing the dynamic wind action and consequently the steel support structure. The thesis is presented as an ensemble of three articles written for refereed journals and a conference that showcase the contributions of the present study to thoroughly understand the wind load effect on these nonconventionnel structures. The articles presented are as follow (a) full-scale measurement of the response of a CPV tracker structure prototype under wind load. The results presented in this first article help design engineers to evaluate the use of the aerodynamic force coefficients for calculating wind load on similar structures and to apply properly the ASCE7-10 in evaluating the maximum design wind force using the equivalent static approach ; (b) time-domain analysis of solar concentrator structure under gust wind. This study showed that the developed time-domain model using simplified hypothesis could successfully predict the statistical parameters of the measured dynamic response in coherence with the stochastic spectral approach ; (c) effect of structure configurations and wind characteristics on the design of solar concentrator support structure under dynamic wind action. This parametric study highlighted the importance of selecting structural and wind parameters in order to minimize the dynamic action and the steel support structure. Recommendations for optimizing dynamic wind action in a preliminary design phase were proposed. The present research project has shown the need to study accurately wind response to solve optimization concerns related to different type of solar system structures. In addition, this study proposes simplified methods that are useful for practical engineers when there is the need to solve similar problems. Advisors/Committee Members: Langlois, Sébastien (advisor).