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Modélisation multiéchelle du comportement mécanique des gaz shales
Modélisation multiéchelle du comportement mécanique des gaz shales


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L’objectif principal est d’étudier l’influence de la microstructure sur le comportement macroscopique des roches hétérogènes, particulièrement, la roche de schiste de Vaca Muerta. Des modèles micromécaniques sont développés par des techniques d’homogénéisation bien adaptées. La microstructure de cette roche a été étudiée afin de définir le volume élémentaire représentatif indispensable pour la mise en œuvre d’une approche micromécanique. Le matériau est modélisé comme un milieu hétérogène, constitué à l’échelle mésoscopique d’une matrice composite dans laquelle sont plongés différents types d’inclusions. A une échelle plus petite, des fins grains de calcite et kérogéne sont immergés dans une matrice argileuse poreuse. L’homogénéisation du comportement instantané est établie dans le contexte de l’élastoplasticité de la matrice argileuse et de la décohésion progressive des inclusions: la transition d’échelle nano-micro aboutit au domaine de résistance de la phase argileuse où la phase solide est considérée comme un matériau cohésif-frottant obéissant au critère de Drucker-Prager. La méthode de Hill est utilisée comme moyen d’homogénéisation pour les transitions micro-méso et méso-macro. Ensuite, le comportement à long terme est défini en terme de la dégradation de la microstructure et en particulier, de la matrice argileuse. Finalement, un modèle micromécanique simplifié est développé pour étudier le comportement à long terme, des roches argileuses et de schistes, dans le contexte de la viscoplasticité de la matrice argileuse. En se basant sur ce modèle, pour l’application industrielle, nous étudions l’interaction entre la roche Vaca Muerta et les grains de proppants.
The main objective of this thesis is to study the influence of microstructure on the macroscopic mechanical behavior of heterogeneous rocks, particularly Vaca Muerta shale rock. In this context, micromechanical models are developed by well-adapted homogenization techniques. The microstructure of this rock has been extensively studied in order to define the representative elementary volume indispensable for the implementation of a micromechanical approach. The studied material is modeled as a heterogeneous medium, made up, at mesoscale, of a composite matrix in which are dipped different types of inclusions. On a smaller scale, fine grains of calcite and kerogen are immersed in a porous clay matrix. The homogenization of non-linear instantaneous behavior is established in the context of clay matrix elastoplasticity and the progressive debonding of mineral inclusions: the nano-micro transition leads to the strength domain of the porous clay phase where the solid phase is considered to be a cohesive-frictional material that obeys to the classic Drucker-Prager criterion. Hill’s incremental method is used as a homogenization means at micro-meso and meso-macro transitions. Next, the long-term behavior of the studied material is defined in terms of microstructure degradation. Finally, a simplified micomechanical model is developed to study long-term behavior of clayey and shale rocks in the context of clay matrix viscoplasticity. Based on this model, for the industrial application of the thesis, we study the interaction between Vaca Muerta shale rock and spherical grains of proppants.
L’objectif principal est d’étudier l’influence de la microstructure sur le comportement macroscopique des roches hétérogènes, particulièrement, la roche de schiste de Vaca Muerta. Des modèles micromécaniques sont développés par des techniques d’homogénéisation bien adaptées. La microstructure de cette roche a été étudiée afin de définir le volume élémentaire représentatif indispensable pour la mise en œuvre d’une approche micromécanique. Le matériau est modélisé comme un milieu hétérogène, constitué à l’échelle mésoscopique d’une matrice composite dans laquelle sont plongés différents types d’inclusions. A une échelle plus petite, des fins grains de calcite et kérogéne sont immergés dans une matrice argileuse poreuse. L’homogénéisation du comportement instantané est établie dans le contexte de l’élastoplasticité de la matrice argileuse et de la décohésion progressive des inclusions: la transition d’échelle nano-micro aboutit au domaine de résistance de la phase argileuse où la phase solide est considérée comme un matériau cohésif-frottant obéissant au critère de Drucker-Prager. La méthode de Hill est utilisée comme moyen d’homogénéisation pour les transitions micro-méso et méso-macro. Ensuite, le comportement à long terme est défini en terme de la dégradation de la microstructure et en particulier, de la matrice argileuse. Finalement, un modèle micromécanique simplifié est développé pour étudier le comportement à long terme, des roches argileuses et de schistes, dans le contexte de la viscoplasticité de la matrice argileuse. En se basant sur ce modèle, pour l’application industrielle, nous étudions l’interaction entre la roche Vaca Muerta et les grains de proppants.
The main objective of this thesis is to study the influence of microstructure on the macroscopic mechanical behavior of heterogeneous rocks, particularly Vaca Muerta shale rock. In this context, micromechanical models are developed by well-adapted homogenization techniques. The microstructure of this rock has been extensively studied in order to define the representative elementary volume indispensable for the implementation of a micromechanical approach. The studied material is modeled as a heterogeneous medium, made up, at mesoscale, of a composite matrix in which are dipped different types of inclusions. On a smaller scale, fine grains of calcite and kerogen are immersed in a porous clay matrix. The homogenization of non-linear instantaneous behavior is established in the context of clay matrix elastoplasticity and the progressive debonding of mineral inclusions: the nano-micro transition leads to the strength domain of the porous clay phase where the solid phase is considered to be a cohesive-frictional material that obeys to the classic Drucker-Prager criterion. Hill’s incremental method is used as a homogenization means at micro-meso and meso-macro transitions. Next, the long-term behavior of the studied material is defined in terms of microstructure degradation. Finally, a simplified micomechanical model is developed to study long-term behavior of clayey and shale rocks in the context of clay matrix viscoplasticity. Based on this model, for the industrial application of the thesis, we study the interaction between Vaca Muerta shale rock and spherical grains of proppants.
20-11-2018
20-11-2018
Thèse
Thèse

Contribution au BIST in-situ : Intégration sur silicium d’un banc de caractérisation en bruit en bande D
Contribution au BIST in-situ : Intégration sur silicium d’un banc de caractérisation en bruit en bande D


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Les progrès des technologies Silicium permettent aujourd’hui de concevoir des circuits électroniques fonctionnant en bande de fréquence millimétrique, grâce à des composants de plus en plus performants. Ces évolutions sont possibles grâce aux performances des transistors, dont les fréquences de fonctionnement sont désormais au-delà de 300 GHz. Pour assurer la conception de circuits dont la taille diminue drastiquement de technologie en technologie, les composants disponibles, et plus particulièrement les transistors, doivent être fidèlement modélisés. Leur modélisation est basée sur des caractérisations en paramètres S, en puissance ainsi qu'en bruit. La caractérisation en bruit permet une extraction des quatre paramètres de bruit des transistors, afin de représenter finement leur comportement bruyant. En bande D (110-170 GHz), l'instrumentation sur-table dédiée n'est pas disponible dans le commerce. Il est donc nécessaire de développer des solutions de test intégrées sur Silicium, afin de limiter les pertes induites par les accès au dispositif sous test. Ces travaux de thèse ont eu pour objectif de concevoir, en technologie BiCMOS 55 nm de STMicroelectronics, un banc de caractérisation en bruit in-situ. Ce dernier est composé d’un récepteur de bruit, d’un synthétiseur d'impédances, d’un amplificateur faible bruit ainsi que d’une source de puissance. L'extraction des quatre paramètres de bruit d'un transistor bipolaire est alors effectuée grâce à plusieurs étapes de filtrage. Enfin, les perspectives liées à ces travaux de recherche sont évoquées, en particulier l'intégration du banc in-situ dans des sondes de test permettant de caractériser de manière industrielle.
The progress of the silicon technologies allows today the design of electronic circuits working in the millimeter-wave frequency band, thanks to more and more efficient components. These evolutions are possible thanks to the performances of transistors, which operating frequencies beyond 300 GHz. To insure the design of circuits which size decreases drastically from technology to technology, the available components, and more particularly transistors, must be faithfully modelled. Their modelling is based on characterizations in S parameters, power and noise. The noise characterization of transistors allows to know their noisy behaviors by extracting their four noise parameters. In the D-band (110-170 GHz), the commercial characterization tools are not available. Thus, it is necessary to develop integrated test solutions on silicon in order to limit losses due to accesses and probes and make the measurement suitable. This thesis research aimed at designing, with the BiCMOS 55 nm technology of STMicroelectronics, an in-situ noise characterization bench. The latter consists of a noise receiver, an impedance synthesizer, a low noise amplifier as well as a D-band power source. The extraction of four noise parameters of a bipolar transistor is then made thanks to several steps of filtering. Finally, the perspectives bound to these research works are evoked, in particular the integration of the in-situ bench in test-probes allowing to characterize in an industrial way.
Les progrès des technologies Silicium permettent aujourd’hui de concevoir des circuits électroniques fonctionnant en bande de fréquence millimétrique, grâce à des composants de plus en plus performants. Ces évolutions sont possibles grâce aux performances des transistors, dont les fréquences de fonctionnement sont désormais au-delà de 300 GHz. Pour assurer la conception de circuits dont la taille diminue drastiquement de technologie en technologie, les composants disponibles, et plus particulièrement les transistors, doivent être fidèlement modélisés. Leur modélisation est basée sur des caractérisations en paramètres S, en puissance ainsi qu'en bruit. La caractérisation en bruit permet une extraction des quatre paramètres de bruit des transistors, afin de représenter finement leur comportement bruyant. En bande D (110-170 GHz), l'instrumentation sur-table dédiée n'est pas disponible dans le commerce. Il est donc nécessaire de développer des solutions de test intégrées sur Silicium, afin de limiter les pertes induites par les accès au dispositif sous test. Ces travaux de thèse ont eu pour objectif de concevoir, en technologie BiCMOS 55 nm de STMicroelectronics, un banc de caractérisation en bruit in-situ. Ce dernier est composé d’un récepteur de bruit, d’un synthétiseur d'impédances, d’un amplificateur faible bruit ainsi que d’une source de puissance. L'extraction des quatre paramètres de bruit d'un transistor bipolaire est alors effectuée grâce à plusieurs étapes de filtrage. Enfin, les perspectives liées à ces travaux de recherche sont évoquées, en particulier l'intégration du banc in-situ dans des sondes de test permettant de caractériser de manière industrielle.
The progress of the silicon technologies allows today the design of electronic circuits working in the millimeter-wave frequency band, thanks to more and more efficient components. These evolutions are possible thanks to the performances of transistors, which operating frequencies beyond 300 GHz. To insure the design of circuits which size decreases drastically from technology to technology, the available components, and more particularly transistors, must be faithfully modelled. Their modelling is based on characterizations in S parameters, power and noise. The noise characterization of transistors allows to know their noisy behaviors by extracting their four noise parameters. In the D-band (110-170 GHz), the commercial characterization tools are not available. Thus, it is necessary to develop integrated test solutions on silicon in order to limit losses due to accesses and probes and make the measurement suitable. This thesis research aimed at designing, with the BiCMOS 55 nm technology of STMicroelectronics, an in-situ noise characterization bench. The latter consists of a noise receiver, an impedance synthesizer, a low noise amplifier as well as a D-band power source. The extraction of four noise parameters of a bipolar transistor is then made thanks to several steps of filtering. Finally, the perspectives bound to these research works are evoked, in particular the integration of the in-situ bench in test-probes allowing to characterize in an industrial way.
20-11-2018
20-11-2018
Thèse
Thèse

Analyse temporelle des propriétés optiques, microphysiques et macrophysiques de systèmes nuageux fortement précipitants à partir de SEVIRI/MSG
Analyse temporelle des propriétés optiques, microphysiques et macrophysiques de systèmes nuageux fortement précipitants à partir de SEVIRI/MSG


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La formation et l’intensification des précipitations sont le résultat de différents processus microphysiques menant au grossissement des hydrométéores nuageux. Les caractéristiques macrophysiques de formation et de développement des nuages convectifs fournissent un cadre environnemental qui influence et contraint ces processus microphysiques. L’observation de l’évolution des nuages à haute résolution temporelle permet de mettre en évidence ces processus microphysiques dont la compréhension est indispensable à la prévision à courte échéance des fortes précipitations. Dans ce travail, nous avons mis au point une méthode originale de suivi à haute résolution temporelle (cinq minutes) de systèmes convectifs isolés et associés à de fortes précipitations à partir de l’instrument SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager) embarqué sur le satellite géostationnaire MSG (Météosat Seconde Génération). À partir de plusieurs cas d’étude, une analyse combinée de l’évolution temporelle des propriétés microphysiques (phase thermodynamique, rayons effectifs des hydrométéores), optiques (épaisseur optique) et macrophysiques (ratio périmètre/surface, température moyenne) au sommet des nuages ainsi que l’observation de l’évolution des précipitations au sol ont permis d’identifier sur une période d’intensification des précipitations allant de 30 minutes à 2h, un comportement typique des propriétés au sommet des nuages. Ce résultat fournit une base d'analyse pour la détermination future d’indicateurs précurseurs des fortes précipitations.
Formation of precipitation and its intensity are the result of the microphysical processes that contribute to the growth of precipitating hydrometeors. Macrophysical features of cloud formation and growth provide a framework of environmental conditions constraining microphysical processes. Cloud observations at high temporal resolution can highlight microphysical processes to better understand them which is essential for short-term prediction of heavy rainfall events within the context of nowcasting. A new methodology to track convective cloud systems with a time resolution of five minutes was developed from SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager) on board Meteosat Second Generation (MSG) geostationary satellite. A temporal analysis of cloud top microphysical properties (cloud top phase, cloud effective radius), cloud optical properties (cloud optical thickness), cloud top macrophysical properties (perimeter to area ratio, mean temperature) and ground based precipitation estimation was conducted. Particular temporal trends of cloud top properties was observed over a 30 minutes to 2h rainfall enhancement period. This result provides an analytical basis to determine future precursors of heavy rainfall events.
La formation et l’intensification des précipitations sont le résultat de différents processus microphysiques menant au grossissement des hydrométéores nuageux. Les caractéristiques macrophysiques de formation et de développement des nuages convectifs fournissent un cadre environnemental qui influence et contraint ces processus microphysiques. L’observation de l’évolution des nuages à haute résolution temporelle permet de mettre en évidence ces processus microphysiques dont la compréhension est indispensable à la prévision à courte échéance des fortes précipitations. Dans ce travail, nous avons mis au point une méthode originale de suivi à haute résolution temporelle (cinq minutes) de systèmes convectifs isolés et associés à de fortes précipitations à partir de l’instrument SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager) embarqué sur le satellite géostationnaire MSG (Météosat Seconde Génération). À partir de plusieurs cas d’étude, une analyse combinée de l’évolution temporelle des propriétés microphysiques (phase thermodynamique, rayons effectifs des hydrométéores), optiques (épaisseur optique) et macrophysiques (ratio périmètre/surface, température moyenne) au sommet des nuages ainsi que l’observation de l’évolution des précipitations au sol ont permis d’identifier sur une période d’intensification des précipitations allant de 30 minutes à 2h, un comportement typique des propriétés au sommet des nuages. Ce résultat fournit une base d'analyse pour la détermination future d’indicateurs précurseurs des fortes précipitations.
Formation of precipitation and its intensity are the result of the microphysical processes that contribute to the growth of precipitating hydrometeors. Macrophysical features of cloud formation and growth provide a framework of environmental conditions constraining microphysical processes. Cloud observations at high temporal resolution can highlight microphysical processes to better understand them which is essential for short-term prediction of heavy rainfall events within the context of nowcasting. A new methodology to track convective cloud systems with a time resolution of five minutes was developed from SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager) on board Meteosat Second Generation (MSG) geostationary satellite. A temporal analysis of cloud top microphysical properties (cloud top phase, cloud effective radius), cloud optical properties (cloud optical thickness), cloud top macrophysical properties (perimeter to area ratio, mean temperature) and ground based precipitation estimation was conducted. Particular temporal trends of cloud top properties was observed over a 30 minutes to 2h rainfall enhancement period. This result provides an analytical basis to determine future precursors of heavy rainfall events.
20-11-2018
20-11-2018
Thèse
Thèse

Développement d’un système intelligent d’aide à la création de vêtements personnalisés pour des personnes à morphologie atypique par exploitation de connaissances
Développement d’un système intelligent d’aide à la création de vêtements personnalisés pour des personnes à morphologie atypique par exploitation de connaissances


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Ce projet de recherche de doctorat vise à développer un nouveau Système d’Aide à la Conception de Vêtement Personnalisé (PGDSS en Anglais) pour les personnes à morphologie atypique (PWAM en Anglais). Ce système nous permet de développer rapidement des vêtements adaptés à leurs besoins fonctionnels, expressifs et esthétiques (FEA en Anglais) et à leurs morphologies atypiques. Afin de réaliser le PGDSS proposé, deux sous-systèmes sont développés: un Système de Recommandation de Mode Personnalisée (PFRS en Anglais) et une Plate-Forme Virtuelle de Prototypage de Vêtement 3D/2D (VGPP en Anglais). Le PFRS est conçu pour sélectionner les solutions de vêtement personnalisées les plus pertinentes en termes de couleur, de tissu et de style, tandis que le VGPP permet de créer rapidement des vêtements virtuels en fonction de leurs critères de conception (profils de produits), de les ajuster ensuite. Le PGDSS proposé peut être entièrement utilisé en ligne, il est alors connecté à une plate-forme E-commerce de vêtement. Mais il peut aussi être connecté à un système de fabrication de vêtements automatique hors ligne. Les facteurs de conception pour les vêtements personnalisés ont été identifiés et analysés dans ma recherche de doctorat. Les nouveaux produits générés par le système proposé répondront aux exigences et aux fonctions spécifiques imposées par les personnes à morphologie atypique en termes d'ergonomie, de biophysique, de psychologie, d'esthétique, de confort et de commodité. Le système proposé est capable d'offrir des designs à forte personnalisation à un faible coût pour un marché de vêtement dont la demande est en hausse. Ce qui fait la distinction avoir les produits existants du marché est que nous prenons en compte l’ensemble des exigences de ce type de consommateur par un produit entièrement personnalisé.
This PhD research project aims at developing a new Personalized Garment Design Support System (PGDSS) for People with Atypical Morphology (PWAM). This system enables to quickly develop garments adapted to their special Functional, Expressive and Aesthetic (FEA) needs and atypical morphologies. In order to realize the proposed PGDSS, two subsystems are developed: the Personalized Fashion Recommendation System (PFRS) and Virtual 3D-to-2D Garment Prototyping Platform (VGPP). The PFRS is developed for selecting the most relevant personalized garment design solutions in terms of color, fabric and style, while the VGPP enables designers to quickly create virtual garments according to their design criteria (product profiles) and visualize them in order to adjust design parameters. The proposed PGDSS can be fully used online. It can be further connected to a garment e-shopping platform or an offline automatic garment manufacturing system. The design factors for personalized garments have been identified and analyzed in my PhD research. The new products generated by the proposed system will meet the specific demands and functions imposed by people with atypical morphology in terms of ergonomics, biophysics, psychology, aesthetics, comfort and convenience. The proposed system is able to offer more personalized designs at low-cost level for highly customized garment market.
Ce projet de recherche de doctorat vise à développer un nouveau Système d’Aide à la Conception de Vêtement Personnalisé (PGDSS en Anglais) pour les personnes à morphologie atypique (PWAM en Anglais). Ce système nous permet de développer rapidement des vêtements adaptés à leurs besoins fonctionnels, expressifs et esthétiques (FEA en Anglais) et à leurs morphologies atypiques. Afin de réaliser le PGDSS proposé, deux sous-systèmes sont développés: un Système de Recommandation de Mode Personnalisée (PFRS en Anglais) et une Plate-Forme Virtuelle de Prototypage de Vêtement 3D/2D (VGPP en Anglais). Le PFRS est conçu pour sélectionner les solutions de vêtement personnalisées les plus pertinentes en termes de couleur, de tissu et de style, tandis que le VGPP permet de créer rapidement des vêtements virtuels en fonction de leurs critères de conception (profils de produits), de les ajuster ensuite. Le PGDSS proposé peut être entièrement utilisé en ligne, il est alors connecté à une plate-forme E-commerce de vêtement. Mais il peut aussi être connecté à un système de fabrication de vêtements automatique hors ligne. Les facteurs de conception pour les vêtements personnalisés ont été identifiés et analysés dans ma recherche de doctorat. Les nouveaux produits générés par le système proposé répondront aux exigences et aux fonctions spécifiques imposées par les personnes à morphologie atypique en termes d'ergonomie, de biophysique, de psychologie, d'esthétique, de confort et de commodité. Le système proposé est capable d'offrir des designs à forte personnalisation à un faible coût pour un marché de vêtement dont la demande est en hausse. Ce qui fait la distinction avoir les produits existants du marché est que nous prenons en compte l’ensemble des exigences de ce type de consommateur par un produit entièrement personnalisé.
This PhD research project aims at developing a new Personalized Garment Design Support System (PGDSS) for People with Atypical Morphology (PWAM). This system enables to quickly develop garments adapted to their special Functional, Expressive and Aesthetic (FEA) needs and atypical morphologies. In order to realize the proposed PGDSS, two subsystems are developed: the Personalized Fashion Recommendation System (PFRS) and Virtual 3D-to-2D Garment Prototyping Platform (VGPP). The PFRS is developed for selecting the most relevant personalized garment design solutions in terms of color, fabric and style, while the VGPP enables designers to quickly create virtual garments according to their design criteria (product profiles) and visualize them in order to adjust design parameters. The proposed PGDSS can be fully used online. It can be further connected to a garment e-shopping platform or an offline automatic garment manufacturing system. The design factors for personalized garments have been identified and analyzed in my PhD research. The new products generated by the proposed system will meet the specific demands and functions imposed by people with atypical morphology in terms of ergonomics, biophysics, psychology, aesthetics, comfort and convenience. The proposed system is able to offer more personalized designs at low-cost level for highly customized garment market.
19-11-2018
19-11-2018
Thèse
Thèse
Nous proposons des méthodes pour caractériser efficacement les arêtes au sein de réseaux complexes. Dans les graphes simples, les nœuds sont liés par une sémantique unique, tels deux utilisateurs amis dans un réseau social. De plus, ces arêtes sont guidées par la similarité entre les nœuds (homophilie). Ainsi, les membres deviennent amis à cause de caractéristiques communes. En revanche, les réseaux complexes sont des graphes où chaque arête possède une sémantique parmi k possibles. Ces arêtes sont de plus basées à la fois sur une homophilie et une hétérophilie partielle. Cette information supplémentaire permet une analyse plus fine de graphes issus d’applications réelles. Cependant, elle peut être coûteuse à acquérir, ou même être indisponible. Nous abordons donc le problème d’inférer la sémantique des arêtes. Nous considérons d'abord les graphes dont les arêtes ont deux sémantiques opposées, et où seul une fraction des étiquettes est visibles. Ces «graphes signés» sont une façon élégante de représenter des interactions polarisées. Nous proposons deux biais d’apprentissage, adaptés respectivement aux graphes signés dirigés ou non, et plusieurs algorithmes utilisant la topologie du graphe pour résoudre un problème de classification binaire. Ensuite, nous traitons les graphes avec k > 2 sémantiques possibles. Dans ce cas, nous ne recevons pas d’étiquette d’arêtes, mais plutôt un vecteur de caractéristiques pour chaque nœud. Face à ce problème non supervisé, nous concevons un critère de qualité exprimant dans quelle mesure une k-partition des arêtes et k vecteurs sémantiques expliquent les arêtes observées. Nous optimisons ce critère sous forme vectorielle et matricielle.
We develop methods to efficiently and accurately characterize edges in complex networks. In simple graphs, nodes are connected by a single semantic. For instance, two users are friends in a social networks. Moreover, those connections are typically driven by node similarity, according to homophily. In the previous example, users become friends because of common features. By contrast, complex networks are graphs where every connection has one semantic among k possible ones. Those connections are moreover based on both partial homophily and heterophily of their endpoints. This additional information enable finer analysis of real world graphs. However, it can be expensive to acquire, or is sometimes not known beforehand. We address the problems of inferring edge semantics in various settings. First, we consider graphs where edges have two opposite semantics, and where we observe the label of some edges. These so-called signed graphs are a common way to represent polarized interactions. We propose two learning biases suited for directed and undirected signed graphs respectively. This leads us to design several algorithms leveraging the graph topology to solve a binary classification problem that we call edge sign prediction. Second, we consider graphs with k > 2 available semantics for edge. In that case of multilayer graphs, we are not provided with any edge label, but instead are given one feature vector for each node. Faced with such an unsupervised problem, we devise a quality criterion expressing how well an edge k-partition and k semantical vectors explains the observed connections. We optimize this goodness of explanation criterion in vectorial and matricial forms.
Nous proposons des méthodes pour caractériser efficacement les arêtes au sein de réseaux complexes. Dans les graphes simples, les nœuds sont liés par une sémantique unique, tels deux utilisateurs amis dans un réseau social. De plus, ces arêtes sont guidées par la similarité entre les nœuds (homophilie). Ainsi, les membres deviennent amis à cause de caractéristiques communes. En revanche, les réseaux complexes sont des graphes où chaque arête possède une sémantique parmi k possibles. Ces arêtes sont de plus basées à la fois sur une homophilie et une hétérophilie partielle. Cette information supplémentaire permet une analyse plus fine de graphes issus d’applications réelles. Cependant, elle peut être coûteuse à acquérir, ou même être indisponible. Nous abordons donc le problème d’inférer la sémantique des arêtes. Nous considérons d'abord les graphes dont les arêtes ont deux sémantiques opposées, et où seul une fraction des étiquettes est visibles. Ces «graphes signés» sont une façon élégante de représenter des interactions polarisées. Nous proposons deux biais d’apprentissage, adaptés respectivement aux graphes signés dirigés ou non, et plusieurs algorithmes utilisant la topologie du graphe pour résoudre un problème de classification binaire. Ensuite, nous traitons les graphes avec k > 2 sémantiques possibles. Dans ce cas, nous ne recevons pas d’étiquette d’arêtes, mais plutôt un vecteur de caractéristiques pour chaque nœud. Face à ce problème non supervisé, nous concevons un critère de qualité exprimant dans quelle mesure une k-partition des arêtes et k vecteurs sémantiques expliquent les arêtes observées. Nous optimisons ce critère sous forme vectorielle et matricielle.
We develop methods to efficiently and accurately characterize edges in complex networks. In simple graphs, nodes are connected by a single semantic. For instance, two users are friends in a social networks. Moreover, those connections are typically driven by node similarity, according to homophily. In the previous example, users become friends because of common features. By contrast, complex networks are graphs where every connection has one semantic among k possible ones. Those connections are moreover based on both partial homophily and heterophily of their endpoints. This additional information enable finer analysis of real world graphs. However, it can be expensive to acquire, or is sometimes not known beforehand. We address the problems of inferring edge semantics in various settings. First, we consider graphs where edges have two opposite semantics, and where we observe the label of some edges. These so-called signed graphs are a common way to represent polarized interactions. We propose two learning biases suited for directed and undirected signed graphs respectively. This leads us to design several algorithms leveraging the graph topology to solve a binary classification problem that we call edge sign prediction. Second, we consider graphs with k > 2 available semantics for edge. In that case of multilayer graphs, we are not provided with any edge label, but instead are given one feature vector for each node. Faced with such an unsupervised problem, we devise a quality criterion expressing how well an edge k-partition and k semantical vectors explains the observed connections. We optimize this goodness of explanation criterion in vectorial and matricial forms.
19-11-2018
19-11-2018
Thèse
Thèse

Realization and characterization of Organic Field Effect Transistors and nano-floating gates memories on rigid and flexible substrates
Realization and characterization of Organic Field Effect Transistors and nano-floating gates memories on rigid and flexible substrates


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Depuis la découverte des polymères conducteurs, de nombreuses études ont été menées afin d’utiliser ces nouveaux matériaux semiconducteurs en tant que couche active de composants électroniques. Dans cette thèse nous nous intéressons à deux composants clés de l’électronique organique : Les transistors à effet de champs et les mémoires à nano-grille flottante seront réalisés à la fois sur des substrats rigides et flexibles. Pour l’optimisation de nos dispositifs, nous avons choisi de travailler sur les interfaces. Tout d’abord, des monocouches auto-assemblées SAMs ont été utilisés pour optimiser les interfaces électrode/SCO et diélectrique/SCO de l’OFET : des mobilités de 0.68 cm2V-1S-1 et des rapports on/off ˃106 ont été obtenus. Par la suite, nous avons fabriqué des dispositifs de mémoire à simple grille flottante SFG en utilisant les en nanoparticules (NP) d’or et à double grille flottante DFG en utilisant les NP d’or et des feuillets de graphène comme couches de piégeage de charges. En particulier, les DFG avec PFBT présentent en effet d'excellentes performances (une large fenêtre mémoire de 51 V et un temps de rétention stable et de plus de 108s). Ensuite, nous avons fabriqué tous les dispositifs sur des substrats souples en kapton avec des processus de fabrication simples et à basse température. Ces NFGM flexibles ont été caractérisés et leurs performances mesurées (fenêtre mémoire de 23V). Nous avons également mis en évidence un piégeage multi-niveaux dans les NP. De plus, ces composants ont montré une bonne résistance aux tests de flexibilité et de pliage et une stabilité très satisfaisante (supérieure à 500 cycles).
Organic field effect transistor (OFET) and organic based nano-floating gate memory (NFGM) devices are essentially expected to meet emerging technological demands that realizing flexible and wearable electronic devices. The objective of this thesis is to develop and optimize the pentacene OFET and NFGM based on rigid and flexible substrates. First, self-assembled monolayers (SAMs) were used to optimize the OFET, a high mobility of 0.68 cm2V-1S-1 and current on/off ratio ˃106 were obtained. Then, we fabricated single floating gate (SFG) and double floating gate (DFG) memory devices by using gold nanoparticles (Au NPs) and reduced graphene oxide (rGO) sheets as charge trapping layers. In particular, the DFG with PFBT exhibits excellent memory performances, including the large memory window of 51 V, and the stable retention property more than 108 s. Third, we fabricated all organics based OFET and NFGM on kapton flexible substrates with simple fabrication process under low temperature. The large memory window of 23 V was obtained, and the multi-level data storage performance was observed for our flexible NFGM devices. In addition, the bending stability/mechanical stability test present high current on /off ratio ˃105, retention time ˃104, as well as cycling exceed 500 cycles. Based on the experiments results of this work, we highlight the efficient ways to optimize the OFET and fabricate the high performances of flexible NFGM by simple fabrication process.
Depuis la découverte des polymères conducteurs, de nombreuses études ont été menées afin d’utiliser ces nouveaux matériaux semiconducteurs en tant que couche active de composants électroniques. Dans cette thèse nous nous intéressons à deux composants clés de l’électronique organique : Les transistors à effet de champs et les mémoires à nano-grille flottante seront réalisés à la fois sur des substrats rigides et flexibles. Pour l’optimisation de nos dispositifs, nous avons choisi de travailler sur les interfaces. Tout d’abord, des monocouches auto-assemblées SAMs ont été utilisés pour optimiser les interfaces électrode/SCO et diélectrique/SCO de l’OFET : des mobilités de 0.68 cm2V-1S-1 et des rapports on/off ˃106 ont été obtenus. Par la suite, nous avons fabriqué des dispositifs de mémoire à simple grille flottante SFG en utilisant les en nanoparticules (NP) d’or et à double grille flottante DFG en utilisant les NP d’or et des feuillets de graphène comme couches de piégeage de charges. En particulier, les DFG avec PFBT présentent en effet d'excellentes performances (une large fenêtre mémoire de 51 V et un temps de rétention stable et de plus de 108s). Ensuite, nous avons fabriqué tous les dispositifs sur des substrats souples en kapton avec des processus de fabrication simples et à basse température. Ces NFGM flexibles ont été caractérisés et leurs performances mesurées (fenêtre mémoire de 23V). Nous avons également mis en évidence un piégeage multi-niveaux dans les NP. De plus, ces composants ont montré une bonne résistance aux tests de flexibilité et de pliage et une stabilité très satisfaisante (supérieure à 500 cycles).
Organic field effect transistor (OFET) and organic based nano-floating gate memory (NFGM) devices are essentially expected to meet emerging technological demands that realizing flexible and wearable electronic devices. The objective of this thesis is to develop and optimize the pentacene OFET and NFGM based on rigid and flexible substrates. First, self-assembled monolayers (SAMs) were used to optimize the OFET, a high mobility of 0.68 cm2V-1S-1 and current on/off ratio ˃106 were obtained. Then, we fabricated single floating gate (SFG) and double floating gate (DFG) memory devices by using gold nanoparticles (Au NPs) and reduced graphene oxide (rGO) sheets as charge trapping layers. In particular, the DFG with PFBT exhibits excellent memory performances, including the large memory window of 51 V, and the stable retention property more than 108 s. Third, we fabricated all organics based OFET and NFGM on kapton flexible substrates with simple fabrication process under low temperature. The large memory window of 23 V was obtained, and the multi-level data storage performance was observed for our flexible NFGM devices. In addition, the bending stability/mechanical stability test present high current on /off ratio ˃105, retention time ˃104, as well as cycling exceed 500 cycles. Based on the experiments results of this work, we highlight the efficient ways to optimize the OFET and fabricate the high performances of flexible NFGM by simple fabrication process.
16-11-2018
16-11-2018
Thèse
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Convection turbulente et changement de phase, avec applications à la modélisation des mares de fonte arctiques
Convection turbulente et changement de phase, avec applications à la modélisation des mares de fonte arctiques


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La fusion et la solidification couplées à des écoulements convectifs sont des processus fondamentaux dans le contexte géophysique, par exemple dans la formation des mares-mares arctiques. Ce système se caractérise par la présence d'écoulements instationnaires, chaotiques et souvent turbulents. Ce travail est motivé par des observations indiquant une réduction de la glace de mer arctique dans la mesure où le modèle global actuel ne pouvait pas prédire. Le but de ce travail est de fournir des informations sur les paramètres pertinents affectant la fusion / solidification dans les étangs de fonte des glaces de mer. La configuration idéalisée que nous considérons consiste en une couche de fluide chauffée par le bas et en contact avec une interface de fusion solide-liquide du côté supérieur. Nous étudions un tel système modèle au moyen d'outils numériques. Nous effectuons des simulations numériques directes par un algorithme Lattice Boltzmann basé sur l'enthalpie pour traiter la dynamique à long terme, ou de manière équivalente le régime à nombre élevé de Rayleigh, à la fois dans des configurations en deux et en trois dimensions. Nous montrons que le processus de convection et de fusion couplé n'améliore que faiblement le flux de chaleur et le mélange dans le système par rapport au réglage de Rayleigh-Bénard. Comme deux extensions au système de fusion, nous considérons l'effet de l'application de la vitesse sur la section liquide du système de fusion, l'effet de chauffage interne du système de fusion.
Melting and solidification coupled with convective flows are fundamental processes in the geophysical context, for instance in the Arctic melt-ponds formation. This system is characterized by the presence of unsteady, chaotic and often turbulent flows. This work is motivated by observations indicating reduction of Arctic sea-ice to the extent that present global model could not predict. The goal of this work is to provide information on the relevant parameters affecting the melting/solidification in sea ice melt ponds. The idealized setup we consider consists of a fluid layer heated from below and in contact with a solid-liquid melting interface on the top side. We investigate such a model system by means of numerical tools. We perform direct numerical simulations by an enthalpy based Lattice Boltzmann algorithm to address the long time dynamics, or equivalently the high Rayleigh number regime, both in two- and three-dimensional setups. We show that the coupled convection and melting process only weakly enhances heat flux and the mixing in the system as compared to the Rayleigh-Bénard setting. As two extensions to system of melting, we consider the effect of applying velocity on the liquid section of the melting system, which represents existence of wind-draft, and we consider the effect of internally heating the system of melting, which represents heating the system of melting through solar radiation.
La fusion et la solidification couplées à des écoulements convectifs sont des processus fondamentaux dans le contexte géophysique, par exemple dans la formation des mares-mares arctiques. Ce système se caractérise par la présence d'écoulements instationnaires, chaotiques et souvent turbulents. Ce travail est motivé par des observations indiquant une réduction de la glace de mer arctique dans la mesure où le modèle global actuel ne pouvait pas prédire. Le but de ce travail est de fournir des informations sur les paramètres pertinents affectant la fusion / solidification dans les étangs de fonte des glaces de mer. La configuration idéalisée que nous considérons consiste en une couche de fluide chauffée par le bas et en contact avec une interface de fusion solide-liquide du côté supérieur. Nous étudions un tel système modèle au moyen d'outils numériques. Nous effectuons des simulations numériques directes par un algorithme Lattice Boltzmann basé sur l'enthalpie pour traiter la dynamique à long terme, ou de manière équivalente le régime à nombre élevé de Rayleigh, à la fois dans des configurations en deux et en trois dimensions. Nous montrons que le processus de convection et de fusion couplé n'améliore que faiblement le flux de chaleur et le mélange dans le système par rapport au réglage de Rayleigh-Bénard. Comme deux extensions au système de fusion, nous considérons l'effet de l'application de la vitesse sur la section liquide du système de fusion, l'effet de chauffage interne du système de fusion.
Melting and solidification coupled with convective flows are fundamental processes in the geophysical context, for instance in the Arctic melt-ponds formation. This system is characterized by the presence of unsteady, chaotic and often turbulent flows. This work is motivated by observations indicating reduction of Arctic sea-ice to the extent that present global model could not predict. The goal of this work is to provide information on the relevant parameters affecting the melting/solidification in sea ice melt ponds. The idealized setup we consider consists of a fluid layer heated from below and in contact with a solid-liquid melting interface on the top side. We investigate such a model system by means of numerical tools. We perform direct numerical simulations by an enthalpy based Lattice Boltzmann algorithm to address the long time dynamics, or equivalently the high Rayleigh number regime, both in two- and three-dimensional setups. We show that the coupled convection and melting process only weakly enhances heat flux and the mixing in the system as compared to the Rayleigh-Bénard setting. As two extensions to system of melting, we consider the effect of applying velocity on the liquid section of the melting system, which represents existence of wind-draft, and we consider the effect of internally heating the system of melting, which represents heating the system of melting through solar radiation.
16-11-2018
16-11-2018
Thèse
Thèse
Soit $F_n$ le groupe libre de rang $n$. On considère le groupe $IA_n$ des automorphismes de $F_n$ qui agissent trivialement sur son abélianisé. Deux filtrations canoniques de $IA_n$ sont définies : la première est sa suite centrale descendante $\Gamma_*$ ; la seconde est la filtration d’Andreadakis $\mathcal A_*$, définie à partir de l’action sur $F_n$. Le problème d’Andreadakis est l’étude de la différence entre ces deux filtrations. Après avoir mis en place un cadre général pour l’étude de telles filtrations et des filtrations sur les algèbres de groupes qui leur sont associées, nous étudions différentes versions de ce problème. En particulier, nous examinons sa restriction à certains sous-groupes de $IA_n$ : nous montrons que les deux filtrations coïncident si on les restreint aux groupes triangulaires et aux groupes de tresses. Nous examinons aussi le problème stable : nous montrons que le morphisme canonique entre les algèbres de Lie associées aux filtrations est surjectif si $n$ est assez grand devant le degré considéré. Nous étudions également une version $p$-restreinte du problème, calculant au passage l’algèbre de Lie du groupe de congruence. Les méthodes employées sont essentiellement d’ordre algébrique. Elles proviennent de la théorie combinatoire des groupes ainsi que d’outils développés pour l’étude des groupes de difféotopie, et sont souvent reformulées avec un langage catégorique approprié.
Let $F_n$ be the free group on $n$ generators. Consider the group $IA_n$ of automorpisms of $F_n$ acting trivially on its abelianization. There are two canonical filtrations on $IA_n$: the first one is its lower central series $\Gamma_*$; the second one is the Andreadakis filtration $\mathcal A_*$, defined from the action on $F_n$. Andreadakis asked if and how these filtrations were different. We begin by describing a framework adapted to the study of such filtrations and their counterparts on group algebras. We then study several versions of the problem. In particular, we look at its restriction to some subgroups of $IA_n$ : we show that the two filtration coïncide when restricted to the triangular subroups and to braid groups. We also consider a stable version of the problem : we establish that the canonical morphism between the associated graded Lie rings is surjective when $n$ is big enough compared to a fixed degree. We also investigate a $p$-restricted version of the Andreadakis problem, and provide a calculation of the Lie algebra of the classical congruence group. Our methods are algebraic in nature. The tools come from combinatorial group theory and the study of mapping class groups; we often introduce some categorical langage to reformulate them.
Soit $F_n$ le groupe libre de rang $n$. On considère le groupe $IA_n$ des automorphismes de $F_n$ qui agissent trivialement sur son abélianisé. Deux filtrations canoniques de $IA_n$ sont définies : la première est sa suite centrale descendante $\Gamma_*$ ; la seconde est la filtration d’Andreadakis $\mathcal A_*$, définie à partir de l’action sur $F_n$. Le problème d’Andreadakis est l’étude de la différence entre ces deux filtrations. Après avoir mis en place un cadre général pour l’étude de telles filtrations et des filtrations sur les algèbres de groupes qui leur sont associées, nous étudions différentes versions de ce problème. En particulier, nous examinons sa restriction à certains sous-groupes de $IA_n$ : nous montrons que les deux filtrations coïncident si on les restreint aux groupes triangulaires et aux groupes de tresses. Nous examinons aussi le problème stable : nous montrons que le morphisme canonique entre les algèbres de Lie associées aux filtrations est surjectif si $n$ est assez grand devant le degré considéré. Nous étudions également une version $p$-restreinte du problème, calculant au passage l’algèbre de Lie du groupe de congruence. Les méthodes employées sont essentiellement d’ordre algébrique. Elles proviennent de la théorie combinatoire des groupes ainsi que d’outils développés pour l’étude des groupes de difféotopie, et sont souvent reformulées avec un langage catégorique approprié.
Let $F_n$ be the free group on $n$ generators. Consider the group $IA_n$ of automorpisms of $F_n$ acting trivially on its abelianization. There are two canonical filtrations on $IA_n$: the first one is its lower central series $\Gamma_*$; the second one is the Andreadakis filtration $\mathcal A_*$, defined from the action on $F_n$. Andreadakis asked if and how these filtrations were different. We begin by describing a framework adapted to the study of such filtrations and their counterparts on group algebras. We then study several versions of the problem. In particular, we look at its restriction to some subgroups of $IA_n$ : we show that the two filtration coïncide when restricted to the triangular subroups and to braid groups. We also consider a stable version of the problem : we establish that the canonical morphism between the associated graded Lie rings is surjective when $n$ is big enough compared to a fixed degree. We also investigate a $p$-restricted version of the Andreadakis problem, and provide a calculation of the Lie algebra of the classical congruence group. Our methods are algebraic in nature. The tools come from combinatorial group theory and the study of mapping class groups; we often introduce some categorical langage to reformulate them.
15-11-2018
15-11-2018
Thèse
Thèse

Photodétecteurs rapides à la longueur d’onde de 1550 nm pour la génération et la détection d’ondes sub-THz et THz
Photodétecteurs rapides à la longueur d’onde de 1550 nm pour la génération et la détection d’ondes sub-THz et THz


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Les photodétecteurs rapides sont des composants optoélectroniques qui permettent de générer et de détecter des ondes de fréquences sub-THz et THz. Cette thèse présente la conception, la fabrication et la caractérisation de photodétecteurs rapides à semiconducteurs III-V. L’objectif est de proposer des systèmes fonctionnant à la longueur d’onde de 1550 nm, et donc compatibles avec les technologies des télécommunications. Nous étudions en détail des photoconducteurs en AsGa-BT pour le sous-échantillonnage, des photodétecteurs de type MSM-InAlAs/InGaAs pour le sous-échantillonnage et le photomélange et des photodiodes UTC en InGaAs/InP pour le photomélange.
Fast photodetectors are optoelectronic devices wich allow to generate and to detect electromagnetic waves at sub-THz and THz frequencies. This thesis presents the design, the fabrication and the characterization of fast photodetectors made using III-V semiconductors. The objective is to develop systems working at a wavelength of 1550nm, compatibles with the telecommunication technologies. We will study in detail LT-GaAs photoconductors for sub-sampling, InAlAs/InGaAs-MSM photodetectors for sub-sampling and photomixing and InGaAs/InP UTC-photodiodes for photomixing.
Les photodétecteurs rapides sont des composants optoélectroniques qui permettent de générer et de détecter des ondes de fréquences sub-THz et THz. Cette thèse présente la conception, la fabrication et la caractérisation de photodétecteurs rapides à semiconducteurs III-V. L’objectif est de proposer des systèmes fonctionnant à la longueur d’onde de 1550 nm, et donc compatibles avec les technologies des télécommunications. Nous étudions en détail des photoconducteurs en AsGa-BT pour le sous-échantillonnage, des photodétecteurs de type MSM-InAlAs/InGaAs pour le sous-échantillonnage et le photomélange et des photodiodes UTC en InGaAs/InP pour le photomélange.
Fast photodetectors are optoelectronic devices wich allow to generate and to detect electromagnetic waves at sub-THz and THz frequencies. This thesis presents the design, the fabrication and the characterization of fast photodetectors made using III-V semiconductors. The objective is to develop systems working at a wavelength of 1550nm, compatibles with the telecommunication technologies. We will study in detail LT-GaAs photoconductors for sub-sampling, InAlAs/InGaAs-MSM photodetectors for sub-sampling and photomixing and InGaAs/InP UTC-photodiodes for photomixing.
14-11-2018
14-11-2018
Thèse
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Multimodal sensing and imaging technology by integrated scanning electron, force, and near-field microwave microscopy and its application to submicrometer studies
Multimodal sensing and imaging technology by integrated scanning electron, force, and near-field microwave microscopy and its application to submicrometer studies


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La combinaison de plusieurs procédés d’imagerie et de mesure permet d’obtenir des ensembles de données complémentaires et parfois uniques. A l’aide d’une technique hybride de microscopie présentant des modalités de mesure différentes et des enregistrements synchrones, on peut recueillir des informations complémentaires sur des échantillons à l’échelle nanométrique. De plus, l’intégration de procédés nanorobotiques et de logiciels open-source permet une approche technologique pour la recherche sur les semi-conducteurs et les sciences des matériaux. Ce travail démontre le potentiel d’une telle technologie. Ce démonstrateur fonctionne dans la chambre d‘un MEB et sert de plateforme technologique dans laquelle sont intégrés différentes modalités, technologies et procédés. Un AFM basé sur un interféromètre optique compact permet l’imagerie de la topographie de surface tandis qu’un microscope à micro-ondes à balayage enregistre les caractéristiques électromagnétiques dans la gamme de fréquence des micro-ondes, le tout opérant dans le même MEB. L’engin est contrôlé par un ensemble de logiciels qui est optimisé pour la nanorobotique basée sur l‘imagerie. Ce démonstrateur technologique permet d’observer en direct la région d’intérêt à l’aide du microscope électronique tandis qu’est effectuée en champ proche la caractérisation de la surface de l’échantillon par intermédiaire des micro-ondes évanescentes et des forces intermoléculaires. Ensuite, est présenté un standard multimodal de test et qui valide la fonctionnalité de l’instrument démonstrateur. Le présent travail est complété par une analyse électrique de capacités MOS ainsi que leur approximation destinée au calibrage.
Various disciplines of micro- and nanotechnology requires combinatorial tools for the investigation, manipulation and transport of materials in the submicrometer range. The coupling of multiple sensing and imaging techniques allows for obtaining complementary and often unique datasets of samples under test. By means of an integrated microscopy technique with different modalities, it is possible to gain multiple information about nanoscale samples by recording at the same time. The expansion with nanorobotics and an open-source software framework, leads to a technology approach for semiconductor research and material science. This work shows the potential of such a multimodal technology approach by focusing on a demonstrator setup. It operates under high-vacuum conditions inside the chamber of a Scanning Electron Microscope and serves as a technology platform by fusing various microscopy modalities, techniques and processes. An Atomic Force Microscope based on a compact, optical interferometer performs imaging of surface topography, and a Scanning Microwave Microscope records electromagnetic properties in the microwave frequency domain, both operating inside an SEM. A software framework controls the instrument. The setup allows for observing with SEM, while imaging and characterizing with interacting evanescent microwaves and intermolecular forces simultaneously. In addition, a multimodal test standard is introduced and subsequently confirms the functionality of the demonstrator. Within this context, the work also includes an electrical analysis of micro-scale MOS capacitors, including an approximation for use in the calibration.
La combinaison de plusieurs procédés d’imagerie et de mesure permet d’obtenir des ensembles de données complémentaires et parfois uniques. A l’aide d’une technique hybride de microscopie présentant des modalités de mesure différentes et des enregistrements synchrones, on peut recueillir des informations complémentaires sur des échantillons à l’échelle nanométrique. De plus, l’intégration de procédés nanorobotiques et de logiciels open-source permet une approche technologique pour la recherche sur les semi-conducteurs et les sciences des matériaux. Ce travail démontre le potentiel d’une telle technologie. Ce démonstrateur fonctionne dans la chambre d‘un MEB et sert de plateforme technologique dans laquelle sont intégrés différentes modalités, technologies et procédés. Un AFM basé sur un interféromètre optique compact permet l’imagerie de la topographie de surface tandis qu’un microscope à micro-ondes à balayage enregistre les caractéristiques électromagnétiques dans la gamme de fréquence des micro-ondes, le tout opérant dans le même MEB. L’engin est contrôlé par un ensemble de logiciels qui est optimisé pour la nanorobotique basée sur l‘imagerie. Ce démonstrateur technologique permet d’observer en direct la région d’intérêt à l’aide du microscope électronique tandis qu’est effectuée en champ proche la caractérisation de la surface de l’échantillon par intermédiaire des micro-ondes évanescentes et des forces intermoléculaires. Ensuite, est présenté un standard multimodal de test et qui valide la fonctionnalité de l’instrument démonstrateur. Le présent travail est complété par une analyse électrique de capacités MOS ainsi que leur approximation destinée au calibrage.
Various disciplines of micro- and nanotechnology requires combinatorial tools for the investigation, manipulation and transport of materials in the submicrometer range. The coupling of multiple sensing and imaging techniques allows for obtaining complementary and often unique datasets of samples under test. By means of an integrated microscopy technique with different modalities, it is possible to gain multiple information about nanoscale samples by recording at the same time. The expansion with nanorobotics and an open-source software framework, leads to a technology approach for semiconductor research and material science. This work shows the potential of such a multimodal technology approach by focusing on a demonstrator setup. It operates under high-vacuum conditions inside the chamber of a Scanning Electron Microscope and serves as a technology platform by fusing various microscopy modalities, techniques and processes. An Atomic Force Microscope based on a compact, optical interferometer performs imaging of surface topography, and a Scanning Microwave Microscope records electromagnetic properties in the microwave frequency domain, both operating inside an SEM. A software framework controls the instrument. The setup allows for observing with SEM, while imaging and characterizing with interacting evanescent microwaves and intermolecular forces simultaneously. In addition, a multimodal test standard is introduced and subsequently confirms the functionality of the demonstrator. Within this context, the work also includes an electrical analysis of micro-scale MOS capacitors, including an approximation for use in the calibration.
14-11-2018
14-11-2018
Thèse
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