Propriétés électriques du ZnO monocristallin

L oxyde de zinc ZnO, est un semiconducteur II-VI très prometteur pour les applications en opto-électronique dans le domaine UV, notamment pour la réalisation de dispositifs électroluminescents (LED). Les potentialités majeures du ZnO pour ces applications résident notamment dans sa forte liaison excitonique (60 meV), sa large bande interdite directe (3.4 eV), la disponibilité de substrats massifs de grand diamètre ainsi que la possibilité de réaliser des croissances épitaxiales de très bonne qualité en couches minces ou nano structurées (nanofils). Néanmoins, le développement de ces applications est entravé par la difficulté de doper le matériau de type p. L'impureté permettant d'obtenir une conductivité électrique associée à des porteurs de charges positifs (trous), et donc la réalisation de jonctions pn à base de ZnO, n'a pas encore été réellement identifiée. C'est pourquoi une des étapes préliminaires et nécessaires à l'obtention d'un dopage de type p fiable et efficace, réside dans la compréhension du dopage résiduel de type n, ainsi que des phénomènes de compensation et de passivation qui sont mis en jeu au sein du matériau. La maîtrise de la nature des contacts (ohmique ou Schottky) sur différentes surfaces d'échantillons de ZnO nous a permis dans ce but de mettre en œuvre à la fois des mesures de transport (résistivité et effet Hall) et des mesures capacitives (capacité-tension C(V), Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) et Spectroscopie d'admittance).Dans un premier temps, nous avons donc cherché à comprendre de manière approfondie les propriétés électriques du ZnO massif. Nous avons ainsi étudié le rôle des défauts profonds et peu profonds sur la conductivité des échantillons, aux travers de différents échantillons massifs obtenus par synthèse hydrothermale ou par croissance chimique en phase vapeur. Nous avons également étudié l'impact de la température de recuits post-croissance, sur les propriétés de transport des échantillons. A la lumière des résultats obtenus sur le dopage résiduel de type n des échantillons de ZnO massifs, nous avons ensuite procédé à différents essais de dopage de type p du ZnO par implantation ionique d'azote et par diffusion en ampoule scellée d arsenic. L'impureté azote a été choisie dans le cadre d'une substitution simple de l'oxygène qui devrait permettre de créer des niveaux accepteurs dans la bande interdite du ZnO. Nous avons également étudié l'impureté arsenic, qui selon un modèle théorique peut former un complexe qui permet d'obtenir un niveau accepteur plus proche de la bande de valence que le niveau. Outres les études réalisées sur les échantillons de ZnO massif et les essais de dopage de type p, nous avons également étudié les propriétés électriques d'échantillons de ZnO monocristallins sous forme de couches minces obtenues par croissance en phase vapeur d organométalliques, dopées intentionnellement ou non. Les corrélations entres les mesures SIMS et C(V) nous ont permis notamment de mettre en évidence une diffusion et un rôle très importante de l'aluminium sur les propriétés électriques des couches minces de ZnO épitaxiées sur substrat saphir.Dans le cadre de cette thèse nous avons réussi à clarifier les mécanismes du dopage de type n, intentionnel ou non intentionnel, dans le ZnO monocristallin. Nous avons également identifié les impuretés et les paramètres de croissance importants permettant d'obtenir un dopage résiduel de type n le plus faible possible dans les couches épitaxiées. Cette maitrise du dopage résiduel de type n est une étape préliminaire indispensable aux études de dopage de type p car elle permet de minimiser la compensation des accepteurs introduits intentionnellement. Cette approche du dopage sur des couches minces de ZnO dont le dopage résiduel de type n est très faible apparait comme une voie très prometteuse pour surmonter les problèmes d'obtention du dopage de type p.Zinc oxide (ZnO) is a II-VI semiconductor which appears as a very promising material for UV opto-electronic applications, in particular for the production of light emitting devices (LED). For these applications, ZnO presents strong advantages as a high exciton binding energy (60 meV ), a wide direct band gap (3.4 eV), the availability of large diameter bulk substrates for homoepitaxial growth of high quality thin films or nanostructures. However, the development of these applications is hampered by the difficulty to dope ZnO p-type. The impurity leading to an electrical conductivity associated with positive charge carriers (holes), and therefore the production of ZnO pn junctions have not yet been really identified.In this thesis we have studied the physical mechanisms that govern the electrical properties of ZnO single crystal and epilayers. The control of contacts (ohmic or Schottky) on different ZnO surfaces allowed us to carry out both transport measurements (resistivity and Hall effect) and capacitance measurements (C(V), Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) and admittance spectroscopy).At first, we have studied the role of deep and shallow defects on the n-type conductivity of bulk ZnO samples obtained by Hydrothermal synthesis (HT) or by Chemical Vapor Transport (CVT). We also investigated the impact of post-growth annealing at high temperature under oxygen atmospheres on the transport properties of samples. Thanks to the previous results on the residual n-type doping, we have reported on several attempts to obtain p-type ZnO. We have discussed the potential of different candidates for the achievement of p-type doping and present our tentative experiments to try and demonstrate the reality, the ability and the stability of p-type doping by nitrogen implantation and arsenic diffusion. The nitrogen impurity has been chosen for oxygen substitution, which should allow the creation of acceptor levels in the ZnO band gap. We also studied arsenic as a potential p-type dopant, according to a model whereby arsenic substitutes for oxygen and, if associated with two zinc vacancies, forms a complex with a shallower ionization energy than in the case of direct oxygen substitution.In addition to the studies on bulk ZnO samples and attempts on p-type doping, we have also studied the electrical properties of thin film ZnO samples obtained by Metal Organic Vapor Phase Epitaxy, either intentionally or unintentionally doped. Correlations between SIMS and C(V) measurements allowed us to highlight especially the importance of aluminum as a residual impurity in epitaxial layers grown on sapphire substrates.In this thesis we have clarified intentional or unintentional n-type doping mechanisms in ZnO single crystal samples. We have also identified impurities and growth parameters responsible for the residual n-type doping. This understanding is a crucial and preliminary step for understanding the doping mechanisms at stake in this material and is also necessary to achieve stable p-type conductivity, which is still the main challenge for the realization of optoelectronic devices based on ZnO.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Pompage énergétique : conception, efficacité, expérimentation

Nous proposons un passage en revue des résultats récents concernant le pompage énergétique ou transfert irréversible d'énergie d'une structure -en général linéaire- à préserver vers une structure auxiliaire dimensionnée pour ce faire, en général petite par rapport à la précédente et que l'on couple non linéairement

Phénomène de résonance paramétrique nonlinéaire dans un hauban du pont d'Iroise: Modélisation et expérimentation

De récentes campagnes d'expérimentation menées sur le pont à haubans d'Iroise entre Brest et Quimper ont mis en évidence des vibrations répétées siégeant dans les câbles et susceptibles de causer des problèmes de durabilité. Une analyse spectrale des réponses a permis d'identifier deux régimes dans lesquels soit le premier soit le troisième mode du câble H3Q22 était sollicité. Une analyse temps fréquence des scalogrammes ondelettes a mis à jour l'existence d'un mode localisé de pile excité par le trafic ambiant qui à son tour excite les modes de câbles par un mécanisme de résonance paramétrique nonlinéaire avec les modes de flexion verticale de la structure pile et tablier. Des résultats préliminaires sont présentés ainsi qu'une tentative d'explication d'un tel scénario

Contrôle passif d'un mode de torsion de véhicule via des absorbeurs non linéaires

Des absorbeurs dynamiques non linéaires sont conçus pour atténuer les vibrations de trépidation d'un mode de torsion de caisse d'un véhicule. Le dimensionnement analytique est effectué en régime libre ou forcé sur un modèle condensé. Une validation est menée en insérant le modèle de l'absorbeur sur le modèle numérique complet du véhicule. Ce travail est mené via une collaboration industrielle et ADYNO (projet ANR)

Méthode de design optimal d'un absorbeur essentiellement non linéaire

Dans le cadre de recherche d'une efficacité optimale de transferts d'énergie pour le contrôle passif de systèmes mécaniques, une méthodologie originale de dimensionnement de la raideur non linéaire d'absorbeurs est développée. L'approche analytique est comparée à des simulations numériques. Ces résultats nouveaux sont menés dans le cadre du projet ANR ADYNO

Transfert énergétique entre un absorbeur passif et un câble

Le comportement dynamique de deux oscillateurs couplés, traduisant les transferts d'énergie entre un mode de câble et une masse auxiliaire est étudié par la méthode de complexification de Manevitch et des vérifications numériques sont proposées pour tester l'efficacité d'un contrôle passif potentiel

Long-term outcomes of concomitant suture bicuspidization technique to treat mild or moderate tricuspid regurgitation in patients undergoing mitral valve surgery

Objectives: The aim of this study was to investigate the long-term outcomes of concomitant suture bicuspidization to treat mild or moderate tricuspid regurgitation at the time of mitral valve (MV) surgery. Methods: Data from patients who underwent MV surgery for degenerative MV regurgitation with mild or moderate tricuspid regurgitation and annular dilatation between January 2009 and December 2017 were analysed. The cohort was divided into 2 groups: mitral valve surgery alone (MVA) and MV surgery with concomitant tricuspid valve (TV) repair. Results: A total of 196 patients were included in the study. MVA and MV surgery with concomitant TV repair were performed in 91 (46.4%) and 105 (53.6%) patients, respectively. Propensity score matching analysis identified 54 pairs. In the matched cohort, 30-day mortality (0.0% vs 1.9%, P = 1.0) and new permanent pacemaker implantation (11.1% vs 7.4%, P = 0.740) did not differ significantly between groups. After a mean follow-up of 6.0 (2.8) years, MV surgery with concomitant TV repair was not associated with increased mortality risk compared to MVA (hazard ratio 1.04, 95% confidence interval 0.47-2.28, P = 0.927) with 10-year overall survival rates of 69.9% and 77.2%, respectively. Furthermore, MV surgery with concomitant TV repair was associated with a significantly reduced progression of TV regurgitation (P < 0.001). Conclusions: Patients undergoing MV surgery with concomitant TV repair had similar 30-day and long-term survival, similar permanent pacemaker implantation rate and reduced progression of TV regurgitation compared to those undergoing MVA

Smart Ultrasound Device for Non-Invasive Real-Time Myocardial Stiffness Quantification of the Human Heart

International audienceQuantitative assessment of myocardial stiffness is crucial to understand and evaluate cardiac biomechanics and function. Despite the recent progresses of ultrasonic shear wave elastography, quantitative evaluation of myocardial stiffness still remains a challenge because of myocardium location, motion, large elasticity changes and strong elastic anisotropy. In this paper we introduce a smart ultrasound approach for non-invasive real-time quantification of shear wave velocity (SWV) and elastic fractional anisotropy (FA) in locally transverse isotropic elastic medium such as the myocardium. We demonstrated, that this approach can quantify accurately SWV in the range of 1.5 to 6 m/s in transverse isotropic medium (FA<0.7) using numerical simulations. The approach was experimentally validated on calibrated phantoms and anisotropic ex vivo tissues. A mean absolute error of 0.22 m/s was found when compared to gold standard measurements. Finally, in vivo feasibility of myocardial anisotropic stiffness assessment was evaluated in four healthy volunteers on the antero-septo basal segment and on anterior free wall of the right ventricule (RV) in end-diastole. A mean longitudinal SWV of 1.08 ± 0.20 m/s was measured on the RV and 1.74 ± 0.51 m/s on the Septum with a good intra-volunteer reproducibility (± 0.18 m/s). This approach has the potential to become a clinical tool for the quantitative evaluation of myocardial stiffness and diastolic function

Long-Term Effectiveness, Safety and Tolerability of Fingolimod in Patients with Multiple Sclerosis in Real-World Treatment Settings in France: The VIRGILE Study

Online ahead of printInternational audienceIntroduction: It is important to confirm the effectiveness and tolerability of disease-modifying treatments for relapsing-remitting multiple sclerosis (RRMS) in real-world treatment settings. This prospective observational cohort study (VIRGILE) was performed at the request of the French health authorities. The primary objective was to evaluate the effectiveness of fingolimod 0.5 mg in reducing the annualised relapse rate (ARR) in patients with RRMS.Methods: Participating neurologists enrolled all adult patients with RRMS starting fingolimod treatment between 2014 and 2016, who were followed for 3 years. Follow-up consultations took place at the investigator's discretion. The primary outcome measure was the change in ARR at month 24 after fingolimod initiation. Relapses and adverse events were documented at each consultation; disability assessment (EDSS) and magnetic resonance imagery were performed at the investigator's discretion.Results: Of 1055 eligible patients, 633 patients were assessable at month 36; 405 (64.0%) were treated continuously with fingolimod for 3 years. The ARR decreased from 0.92 ± 0.92 at inclusion to 0.31 ± 0.51 at month 24, a significant reduction of 0.58 [95% CI - 0.51 to - 0.65] relapses/year (p < 0.001). Since starting fingolimod, 461 patients (60.9%) remained relapse-free at month 24 and 366 patients (55.5%) at month 36. In multivariate analysis, no previous disease-modifying treatment, number of relapses in the previous year and lower EDSS score at inclusion were associated with a greater on-treatment reduction in ARR. The mean EDSS score remained stable over the course of the study. Sixty-one out of 289 (21.1%) patients presented new radiological signs of disease activity. Treatment-related serious adverse events were lymphopenia (N = 21), bradycardia (N = 19), elevated transaminases (N = 9) and macular oedema (N = 9).Conclusions: The effectiveness and tolerability of fingolimod in everyday clinical practice are consistent with findings of previous phase III studies. Our study highlights the utility of fingolimod for the long-term management of patients with multiple sclerosis