Département de Physique
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Item Modification of titanium dioxide nanotubes for environmental and energy applications(MOULOUD MAMMERI UNIVERSITY OF TIZI OUZOU, 2023-06-25) Ben Mammar, RimaThe increasing global energy demand and environmental pollution with the use of fossil fuels resources are the most significant issues facing humanity. Due to the depleting reserves of fossil fuels and increasing environmental pollution, producing more energy using renewable sources is absolutely required. Nowadays, suitable energy storage systems and green energy production are more relevant for environmental protection and fossil fuels replacement than ever. In this respect, heterogeneous photocatalysis and photoelectrochemical (PEC) water splitting are considered as the most exciting and promising ways to directly harvest and convert renewable solar energy for generating sustainable green energy and eliminating organic pollutants. Titanium dioxide (TiO2) nanotubes (TiNT) are ones of the most promising photocatalysts. However, some drawbacks hinder their applications. Much efforts have so been devoted to the development of TiNT visible-light harvesting photocatalysts with a low charge carrier recombination. In the framework of this thesis, TiNTelectrode was modified through facet engineering (crystal orientation with predominant exposed {001} facets)and heterojunction engineering (coupling with graphene nanosheets, À-Fe2O3 particles and plasmonic platinum nanoparticles).Item Etude ab initio du système O/ Ni (111) : influence des défauts lacunaires en surface sur l'adsorption et la diffusion d'oxygène à travers la surface (111) du nickel massif(UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU, 2019) Cherbal, NadjiaLa th´ematique de recherche abord´ee dans ce travail se situe dans le contexte des recherches th´eo- riques visant `a apporter des ´el´ements de r´eponse en relation avec l’influence des d´efauts natifs sur les processus d’oxydation et de corrosion des mat´eriaux en g´en´eral, et plus particuli`erement, des alliages `a base de nickel, connus pour leurs bonnes r´esistance `a l’oxydation et `a la corrosion, et qui trouvent de nos jours, un emploi intense dans de nombreux domaines technologiques de pointe, comme dans les domaines de l’a´eronautique et de la production d’´energie. Comme le processus d’oxydation/corrosion est toujours initi´e `a partir de l’interface air/m´etal, dans ce travail de th`ese, nous avons men´e des simulations num´eriques de type DFT ab-initio pour l’´etude des processus de formation des d´efauts de type lacunaire, sur les surfaces (111), (110) et (100) de nickel, et de leurs influence sur l’adsorption de l’oxyg`ene sur ces diff´erentes surfaces. En premier lieu, nous pr´esentons les ´energies de formation de la monolacune sur les surfaces consid´er´ees, ainsi que l’´evolution de celle-ci avec la profondeur des sous-couches. Comparativement au cas du massif, nous avons trouv´e que l’´energie de formation de la monolacune est inf´erieure sur le plan sup´erieur et sur la deuxi`eme couche, pour tendre ensuite vers la valeur trouv´ee pour le volume. L’´etude de la formation de la bi- lacune sur la surface (111) a montr´e une stabilit´e qui est trois fois sup´erieure, en ordre de grandeur, `a celle trouv´ee auparavant dans le cas du volume. En deuxi`eme lieu, nous avons ´etudi´e l’adsorption de l’oxyg`ene sur les diff´erentes surfaces d´efectueuses de nickel. Nous avons ´etabli que la pr´esence de la monolacune facilite davantage le processus d’adsorption de l’oxyg`ene. Le gain ´energ´etique calcul´e d´epend du type de la surface consid´er´ee. Il est de 0.22 eV pour la surface (111) et de 0.1 eV pour les deux autres surfaces. Partant de ces r´esultats, nous avons aussi ´etudi´e le processus de s´egr´egation de plusieurs atomes d’oxyg`ene sur la surface (111) d´efectueuse. Les r´esultats de calculs indiquent que la monolacune peut accommoder favorablement jusqu’`a 4 atomes d’oxyg`ene situ´es sur les sites d’adsorption p´eriph´eriques de la monolacune. Ceci nous laisse `a penser que ce pro- cessus de s´egr´egation au niveau du d´efaut aura une influence d´eterminante sur les ´etapes initiales amor¸cant le d´eveloppement de la couche d’oxyde sur la surface. Les barri`eres ´energ´etiques pour la diffusion de l’oxyg`ene sur la surface parfaite et de cette surface vers le premier plan inf´erieur ont ´et´e aussi d´etermin´ees. Les ´energies d’activation calcul´ees pour la diffusion de l’oxyg`ene sur la surface et dans la premi`ere sous-couche sont de 0.53 eV et 2.9 eV, respectivement ; ce qui indique que la p´en´etration de l’oxyg`ene dans la premi`ere sous-couche est beaucoup plus difficile, comparativement `a sa diffusion sur le plan externe et, par cons´equent, une couche riche en oxyg`ene peut se former ais´ement sur la surface.Item Etude du couplage plasmonique à longue distance : Application en nano-optique(UNIVERSITÉ MOULOUD MAMMERI, TIZI-OUZOU, 2021-10-20) Braik , MaciliaUne évolution récente de la plasmonique concerne les résonances de type Fano supportéespardesstructurespériodiquesdenanoparticulesmétalliquesditesréso- nances collectives de surface (SLR) résultant du couplage entre les modes plasmon de surface localisé et les modes de diffraction rasants. Ces résonances se caracté- risent par une largeur spectrale très fine impliquant une forte exaltation du champ électriqueauprochevoisinagedesnanoparticules.Danscettethèse,nousproposons une étude théorique, par le biais de modélisations par la méthode des Différences Finies dans le Domaine Temporel, et expérimentale des résonances plasmoniques collectives de surfaces supportées par des réseaux périodiques de nanoparticules métalliques élaborés par Lithographie électronique. La première partie a permis de mettre en évidence l’effet de la périodicité des réseaux ainsi que celui de la nature del’environementdiélectriquesurl’excitationdesmodesSLRs.Ladeuxièmepartie portée sur l’étude des réseaux binaires de nanoparticules a révélé l’émergence de deux modes plasmoniques hybrides résultant de l’asymétrie du motif élémentaire. Dans la dernière partie, nous avons exploité les modes SLRs pour des applications de détection via la mesures de la sensibilité de ces résonances à la variation de l’in- dice de réfraction de l’environnementdiélectriqueItem Etude par la méthode FDTD de méta-matériaux biréfringents : conception de lames à retard dans la gamme optique(2021-11-09) Zeghdoudi ThinhinaneL’objectif assigné à ce travail de thèse est de concevoir des lames à retard (quart d’onde QWP et demi-onde HWP) à base de structures exhibant des transmissions exaltéesetdontlefonctionnementreposesurl’excitationdesmodesguidés.Lechoix de modes guidés plutôt que les modes plasmoniques a permis de réduire considérablement les pertes inhérentes à la nature réelle du métal dans la gamme optique. Nous avons ainsi conçu plusieurs configurations de lames à retard et notamment unelamedemi-ondeultra-mincedanslevisible.Nousavonségalementoptimiséles paramètres d’une ouverture coaxiale à âme elliptique gravée dans la couche métalliquerecouvrantl’apexd’unefibreoptiquepourpermettreaudispositifainsiformé d’agir comme une lame quart d’onde (QWP) de taille nanométrique, permettant à la fois la commutation de la polarisation linéaire du mode fondamental guidé de la fibreenunepolarisationcirculairetransmiseainsiqu’unfortconfinementduchamp électrique dans la zone proche de la sortie de lafibre.Item Modélisations par la méthode FD TD des plasmons de surface localisés(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2012) Hamidi, HamidCe travail de th ese se focalise sur la mod elisation/simulation des plasmons de surface localis es sur des nanoparticules de m etaux nobles (or et argent) dispos ees en r eseau p eriodique in ni. La premi ere partie du travail porte sur l'impl ementation du mod ele de Drude a 2 points critiques (D2CP) pour la description de la dispersion de ces m etaux. Le choix de ce mod ele en remplacement des mod eles d ej a existants (Drude et Drude-Lorentz) est motiv e par sa capacit e a mieux d ecrire les propri et es optiques de m etaux nobles, comme l'or et l'argent, sur toute la gamme spectrale du visible. Deux codes FDTD, l'un en incidence normale, l'autre en incidence oblique int egrant la technique Split Field Method (SFM), ont et e elabor es en prenant en consid eration ce nouveau mod ele. Des calculs sont entrepris sur des structures in nies 0D p eriodiques et 2D p eriodiques a n de tester et valider nos codes par des comparaisons avec la th eorie et l'exp erience. La deuxi eme partie de notre travail a pour objet d'appliquer nos codes FDTD dans la mod elisation des plasmons de surface sur des structures particuli eres en vue d'exploiter leurs propri et es d'exaltation du champ electrique au voisinage des nanoparticules dans les structures p eriodiques etudi ees.Item Propriétés dynamiques et de diffusion d'une molécule polyatomique sur un substrat métallique(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2015) Zerirgui, DjamalLe but de ce travail est de relever l’influence d’un défaut nanostructurel sur les propriétés dynamique et mécanique d’un composé de faibles dimensions. Le système modèle est constitué d’une chaine diatomique adsorbée sur surface métallique de structure cubique simple et cubique à faces centrées pour déférentes position atomique (Top, Bridge et Hollow). Notre étude est menée dans le cadre de l’approximation harmonique et des forces centrales en utilisant la méthode de raccordement développée par A. Khater et ses collaborateurs. Les états localisés de phonons, les coefficients de transmission et de réflexion, la conductance totale et les densités d’états (DOS) phononique ont été déterminées pour déférentes positions atomiques (Top, Bridge et Hollow) en fonction des grandeurs physiques caractérisant le milieu tels que la masse des atomes et les constantes de force. Nos résultats numériques montrent que l’adsorption de molécules sur une surface métallique influe sur l’énergie de dispersion des phonons dans les films, ce qui donne des branches de phonons localisés dont le nombre et la nature dépendent fortement des paramètres des zones perturbées. Les interactions entre les états localisés de phonons et les états de diffusion font apparaître dans les spectres dynamiques calculés plusieurs oscillations et des résonances de type Fano. Notre modélisation a été appliquée sur un cas pratique d’adsorption des molécules de CO sur une surface (100) de Cuivre, de Nikel et de Palladium. Nos résultats numériques ont mis en évidence l’apparition de nouvelles branches de phonons de surface. Le nombre et la nature de ces branches, ainsi que les spectres des densités d’états vibrationnelles locales, dépendent fortement de la position des molécules adsorbées, du substrat utilisé ainsi que de leurs propriétés élastiques.Item Modélisation théorique de la dynamique vibrationnelle des couches ultra minces des surfaces alliages métalliques ordonnées avec applications aux systèmes de surfaces(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2012) Rabah, ChadliL'objectif principal de cette thèse, consiste en une modélisation théorique de la dynamique vibrationnelle des couches ultra minces des surfaces alliages métalliques ordonnées, avec applications aux systèmes de surfaces alliages 𝑃𝑑−𝐶𝑢 et 𝑃𝑑−𝐴𝑢. Notre modélisation est basée essentiellement sur la méthode de raccordement, adaptée initialement par Feuchtwang en 1967, lors d’une étude de l’équilibre de la structure statique d’un réseau cristallin semi-infini à trois dimensions. Par suite, elle a été reprise et développée en 1987 par Szeftel et Khater. Le développement de cette théorie dans l’approximation harmonique, décrivant toutes les interactions plus proche voisins, permis en décrivant le mouvement vibratoire des atomes d’un système semi-infini, par un nombre fini d’équations, de déterminer les modes vibrationnels localisés au voisinage d’une surface alliage métallique ordonnée, ainsi que les densités d’états vibrationnelles locales (LDOS), associées aux différents modes localisés. Nos résultats numériques, pour les systèmes de surfaces alliages métalliques ordonnées, 𝐶𝑢 (100)−𝑐(2x2)−𝑃𝑑, 𝐶𝑢 (100)−2x1−𝑃𝑑, 𝐶𝑢 (100)−2x2−𝑃𝑑, 𝐶𝑢 (110)−2x1−𝑃𝑑, et 𝐴𝑢 111 − 3x 3 𝑅30°−𝑃𝑑, auxquels nous avons appliquer notre modélisation, ont mis en évidence l’apparition de nouvelles branches de phonons de surface. Notons que, le nombre et la nature de ces branches, ainsi que les spectres des densités d’états vibrationnelles locales, dépend fortement de l’ordre structurel des atomes dans ces systèmes de surfaces alliages, de la concentration atomiques de l’adsorbat ainsi que de leurs propriétés élastiques. Par exemple, nos résultats, détaillent plus de branches de phonons de surface dans le cas du système de surface alliage, 𝐶𝑢 (100)−2x2−𝑃𝑑, que dans les deux autres systèmes de surfaces alliages, 𝐶𝑢 (100)−𝑐(2x2)−𝑃𝑑, et 𝐶𝑢 (100)−2x1−𝑃𝑑Item Propriétés structurales, électroniques et magnétiques des agrégats binaires libres(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2018) Mecheref, RachidL'impactdudopage au soufresurlespropriétésgéométriques et électroniquesdespetitsagrégats de chrome avecjusqu'à six atomes est étudiédans le cadre de la théoriefonctionnelle de la densitéDFTdans son approximation du gradient généraliséGGA pour l'échange et corrélationélectronique. Les étatsneutres et chargéssontconsidérésafind'analyser le comportementdupotentield'ionisationverticale et l'affinitéélectroniqueadiabatique en fonction de la taille de l'agrégat. Nous obtenonsunbon accord aveclesrésultatsexpérimentaux de cesindicateursélectroniques pour lesagrégats de chrome purattestant de la fiabilitédescalculs tout en sachant la complexité de la structure électroniquedu chrome. Le dopage par S augmente la stabilitédesagrégatsCr$_n$S, sans détruire pour les plus petitsou pas complètement pour les plus grands le processus de dimérisationtypiquedes petites particulesconstituéesd'éléments à couche de valence semi-remplie. De plus, le squelette (la structure géométrique) du chrome est largementpréservé en général. En outre, le dopage par S nedétruit pas non plus le comportement pair-impair despropriétésélectroniquesmesurées pour lesagrégats de chrome. Nous trouvonsunestabilité relative plus faibledanslesagrégatsavecunnombre impair d'atomesCrquedansceuxavecunnombre pair, alorsqueseulslesagrégats impairs conserventun moment magnétique total, commeleurséquivalentspurs. Le moment desagrégatsanioniques et cationiquesresteinchangélorsdudopage. En conclusion nous montronsque le dopageavecunseulatome S est unmoyend'augmenter la stabilitédes petits agrégatsCr, sans modifier substantiellementleurspropriétésélectroniques et magnétiques.Item Simulation de la dynamique des poudres chargées couplées et confinées dans un réacteur à plasma(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2018) Kermoun, FatmaLes plasmas complexes ou poussiéreux de phase ordonnée, constituent un système fortement couplé dont les caractéristiques présentent un grand intérêt en physique de la matière condensée. Outre les propriétés communes aux milieux ionisés, les plasmas complexes se comportent comme des cristaux avec l’avantage de pouvoir les observer à l’œil nu. Ces grains de poussières présents dans l’univers ou en laboratoire, dans les réacteurs à plasmas font toujours l’objet de travaux de recherche. A basse température, ces grains fortement chargées peuvent former un cristal coulombien. L’objectif de cette thèse est d’étudier via la simulation les propriétés thermodynamiques d’un cristal coulombien bidimensionnel. La dynamique moléculaire a été utilisée pour déterminer l’équation d’état effective des grains de poussières. Le calcul était fait pour différentes valeurs du nombre de particules et du paramètre de confinement. Les résultats obtenus indiquent plutôt un comportement d’un gaz réel. La vitesse du son calculée est en bon accord avec l’expérience ce qui confirme la validité de notre modèle.Item Implémentation de modèles numériques basés sur la FDTD pour des applications en nano-optique(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2018) kebci, ZahiaL'objectif de ce travail de thèse est l'implémentation de modèles numériques basés sur la mé- thode des di érences nies dans le domaine temporel (FDTD pour Finite Di erence Time Domain) et leur application à l'étude de structures métalliques sub-longueurs d'onde pour la nano-optique. Dans un premier temps, un code FDTD est mis au point en coordonnées cylindriques (CCFDTD pour cylindrical coordinates-FDTD) pour une bonne description des objets à géomé- trie arrondie et un gain en espace mémoire. La dispersion des métaux nobles dans la gamme optique est décrite par le modèle de Drude à deux Points Critiques (DCP pour Drude Critical Points). Le code CC-FDTD est ensuite appliqué à l'étude modale d'un guide d'onde en forme de 'C' (CSWG pour C-shaped Wave Guide) sub-longueur d'onde fait en argent pour des applications en optique guidée. Les résultats de cette étude montrent la possibilité de guider des signaux optiques sans pertes signi catives via le mode fondamental TE10 dont la longueur d'onde de coupure est beaucoup plus grande que celles des premiers modes des guides d'onde usuels. Ce mode est caractérisé par une vitesse de groupe très faible devant celle de la lumière dans le vide ce qui ouvre des perspectives prometteuses quant à son utilisation pour l'exaltation des e ets non linéaires. Dans un second temps, une structure périodique à base de cette cavité asymétrique est étudiée par un code FDTD implémenté en coordonnées cartésiennes. Les propriétés de transmission exaltée de cette structure obtenues ont été exploitées pour la conception de lames métalliques biréfringentes. Ainsi, des lames ultra minces quart d'onde (QWP pour Quarter Wave Plat) et demi-onde (HWP pour Half Wave Plat) très performantes ont été conçues dans les deux gammes micro-onde et optique.Item Modélisation de la formation des nanostructures obtenues par ablation baser en regime femtoseconde(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2012) Djouder, MadjidItem Applications of thermo field dynamics to quark-gluon plasma in equilibrium and non equilibriul and non equilibrium phase state(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2012) Chekerke, MerzakThe thermo eld dynamics, a real-time formalism for nite temperature quantum eld theory (TFD), is used to calculate the rates for e+e reactions at nite temperature and for the pion production. The results indicate that temperature plays an important role in de ning the possible hadronic state after the plasma has cooled down. It is also utilised to de ne the fragmentation function at high energy experiments. The de nition of the fragmentation is extended to nite temperature. The results at T = 0 and T 6= 0 are compared. In general, we nd that the fragmentation function decreases in magnitude. At the end, this formulation of Quantum eld theory (TFD) as well as LvN approach are extended to de ne two-point correlators at nite t and T, and time-dependent Green-functions for open systems. We obtain results for two-point correlators, the Green-functions for scalar eld and 4 eld theory to second order and for Green-functions for fermions.Item Etude ab-initio des propriétés physiques de surfaces et nanostructures métalliques binaires(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2017) Brahimi, SamyDans le cadre de ce travail de thèse, nous avons étudié l'impact de la réduction de la dimensionnalit é sur les propriétés magnétiques de l'alliage CoPt L10 de structure tétragonale, en nous basant sur une approche ab-initio et en considérant plusieurs types de défauts de surface. En explorant la dépendance de l'énergie d'anisotropie magnétique (MAE) vis à vis de l'épaisseur des lms de CoPt étudiés, nous démontrons le rôle crucial de la nature chimique de la surface. À titre d'exemple, les lms à terminaison Pt exhibent une très grande MAE pouvant être plus large de (1000 %) dans certains cas comparativement à celles a chées par les lms terminaison Co. Outre les surfaces parfaites, nous avons aussi exploré le cas des surface avec défauts, notamment les défauts d'empilements et les anti-sites au sein de la couche de surface. Les deux types de défauts réduisent considérablement la MAE relativement aux lms présentant une terminaison Pt. Une analyse des structures électroniques des lms minces en comparaison avec celle du volume est fournie dans le contexte de la théorie des perturbation au second ordre. Ainsi, le comportement de la MAE est relié à l'emplacement des di érents états liés virtuels (virtual bound states (VBSs)). Aussi, nous avons relié la MAE à l'anisotropie du moment orbital (OMA). Les propriétés magnétiques des ad-atomes et des les d'atomes supportées par du CoPt ont été aussi étudiés.Item Contribution à l'etude de la dynamique de spins dans des systèmes de basses dimensions implantation de défauts.(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2012) Boumeddine, Fatiha FatihaLe travail principal de cette th`ese a pour but d’expliquer le comportement des ondes de spin de surface dans des syst`emes ferromagn´etiques et antiferromagn´etiques. Nous avons d´evelopp´e une ´etude th´eorique de calcul des courbes de dispersion des magnons de volume et de surface pour des syst`emes semi infinis ferromagn´etique et antiferromagn´etique. Le d´eveloppement de cette th´eorie a permis, `a partir d’un hamiltonien g´en´eralis´e de type Heisenberg (ayant des spins dont le module est conserv´e quelque soit l’environnement) incluant les ´energies d’interaction ´etendues aux premiers voisins et d’un champ magn´etique ext´erieur, de d´ecrire les relations de dispersion des ondes de surface localis´ees au voisinage de d´efauts. En outre, nous avons adopt´e l’approximation des basses temp´eratures en appliquant la ”random phase application” (RPA)qui correspond `a l’approximation des ondes de spin. Ensuite, nous avons d´eduit le spectre des excitations magn´etiques en utilisant l’approximation du champ moyen qui nous permet de d´eterminer les amplitudes des champs progressifs et ´evanescents des modes de surface. Dans ce travail, nous avons ´etudi´e le probl`eme de simulation du comportement des ondes de spin de surface pour des syst`emes cubiques semi infinis ferromagn´etiques et antiferromagn´etiques. En premier lieu, nous nous sommes int´eress´es `a l’´evolution de magnons de surface dans un r´eseau cubique tridimensionnel ferromagn´etique en introduisant d’autres effets en plus ceux li´es `a l’´echange ; `a savoir : variation des facteurs de structure sur les modes localis´es dans les cas o`u la surface est orient´ee selon la direction cristallographique(110), implantation d’un plan de d´efaut au voisinage de la surface. En second lieu, nous avons d’abord montr´e comment les interactions d’´echange et l’orientation cristallographique de la surface peuvent engendrer des excitations magn´etiques de diff´erentes mani`ere pour un r´eseau cubique semi infini antiferromagn´etique. Ensuite, nous avons compl´et´e l’analyse des excitations magn´etiques sur des syst`emes antiferromagn´etiques comportant plusieurs contributions ; celles rentrant en compte dans l’´etude que nous nous effectuons sont : le couplage bilin´eaire, le couplage biquadratique et l’anisotropie uniaxiale. Enfin, la validit´e des r´esultats num´eriques est effectu´ee par comparaison avec une s´erie des r´esultats obtenus par la m´ethode des fonctions de Green.Item Transport de phonons par les interfaces et les lames atomiques minces insérées en sandwichs dans les sustèmes cubiques(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2015) Belkacemi, Ghania épse AkebCette thèse est consacrée à l'étude théorique de la dynamique vibrationnelle des structures atomiques. Le but est de comprendre les mécanismes relatifs à la diffusion et à la propagation des ondes élastiques via les interfaces et les lames atomiques ultraminces insérées dans des structures cubiques. Les systèmes modèles sous étude sont répartis en deux catégories. La première décrit l’effet d’une seule interface de type A/B sur les propriétés dynamiques des structures cc et cfc, obtenues par la juxtaposition de deux systèmes semi-infinis ayant différents paramètres élastiques. Quant à la deuxième, elle fait l’objet des systèmes à plusieurs interfaces, formant un résonateur de Fabry-Pérot. En particulier, elle traite l’impact de deux puis quatre zones interfaces sur les spectres vibrationnels des structures de types A/B/A et A/B/A/B/A. Ces structures sont obtenues par insertion de films ultraminces en sandwich dans un système cubique cc et cfc. Chaque lame atomique se compose d’un nombre fini de plans atomiques, et de plus le choix est fait de telle sorte que les cristallisations du système soient reproduites. La dynamique des atomes qui sont les excitations élémentaires se propageant collectivement sur les plans atomiques des systèmes par l’intermédiaire des interfaces et les lames insérées en sandwichs a été réalisée en employant la méthode de raccordement. Le transfert de chaleur via ces interfaces est également déterminé et analysé pour les semi-conducteurs. Les résultats des spectres de vibration (coefficients de transmission, états localisés, transmittance et DOS) montrent la sensibilité et la dépendance du transport phononique des dimensions et de la géométrie des structures et des lames atomiques insérées. Ils sont calculés comme éléments d’une matrice de diffusion de type Landauer, par analogie avec le transport électronique cohérent.Item Effet des configurations à coeur excité sur la réduction des probabilités de transition du faisceau(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2020) Arab, kamelL'introduction des configurations à cœur excité de type 5p54fn5d (n=1,..,14) des ions lanthanides trivalents dans le schéma d'interactions de configurations conduit essentiellement à une réduction des intensités du faisceau de résonance 5p64fn-5p64fn-15d. Il a été aussi montré que cette réduction est accompagnée d'une augmentation du faisceau 5p54fn5d-5p64fn. Dans le cas de néodyme, on a observé une réduction des transitions 4f-5d en moyenne d'un facteur deux, contrairement aux faisceaux 6p-5d et 6p-6s, les intensités restent dans l'ensemble inchangés. Cela a été observé expérimentalement et l'analyse des résultats nous a conduit à déterminer 125 niveaux d'énergie dont deux appartenant à la configuration à cœur excité 5p54f36s et à identifier 313 raies spectrales dans la région entre 350 et 650 Å. La méthode théorique utilisée est basée sur l'approche paramétrique de Racah-Slater en utilisant la chaine de programmes de R. D. Cowan et les spectres sont produits par une source de décharges de type étincelle glissante et observés et mesurés en utilisant la spectroscopie à réseau à l'aide du spectrographe de 10.7 m de Paris-Meudon. Au terme de cette étude, les valeurs des paramètres obtenues ont fournis des facteurs d'échelle applicables à d'autres ions voisins. Quant aux spectres de Tm IV et d'Er IV, l'absence de données expérimentales nous a incitée à se limiter à une étude théorique similaire à celle du néodyme. Les calculs HFR effectués ont renforcé, de surcroit, avec la connaissance récente des facteurs d'échelle des ions voisins, la prédiction de la réduction des transitions 5p64f12-5p64f115d au profit du faisceau 5p64f12-5p54f125d pour Tm et 5p64f11-5p64f105d au profit du faisceau 5p64f11-5p54f115d dans le cas d'erbium.Item Contrôle et manipulation du magnétisme de nano-systèmes ferromagnétiques(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2019) Amrouche, TeyriI. Table des figures i II. Introduction génerale 1 I. Chapitre I : Elaboration des couches minces Fe-N 4 I. 1 LE SYSTEME FE-N : PROPRIETES 5 I. 1. 1. L’alliage Fe-N à l’état massif 5 I. 1. 1. 1. La ferrite ou fer α 5 I. 1. 1. 2. L’austénite ou fer γ 6 I. 1. 1. 3. La martensite 6 I. 1. 1. 3. 1. Effet de l’azote sur la morphologie de la martensite 7 I. 1. 1. 3. 2. Effet de l’azote sur les paramètres de maille de la martensite 7 I. 1. 1. 4. Les nitrures 7 I. 1. 1. 4. 1. Le nitrure γ’ - Fe4N 7 I. 1. 1. 4. 2. Le nitrure Ɛ 8 I. 1. 1. 4. 3. Le nitrure ζ 8 I. 1. 2. Le système Fe-N en couche mince 9 I. 1. 2. 1. L’élaboration en Epitaxie par Jet Moléculaire (EJM) 9 I. 1. 2. 2. Description du bâti 9 Préparation des échantillons pour la croissance 10 I. 1. 2. 2. 1. Croissance de α-Fe par EJM 10 I. 1. 2. 3. Implantation ionique d’azote dans une cible en α-Fe 11 I. 1. 2. 3. 1. Présentation du procédé d’implantation d’ion N2+ 11 I. 1. 2. 3. 2. Interactions entre les ions implantés et le matériau 12 I. 1. 2. 3. 3. Condition d’implantation 13 II. Chapitre II : Etude des propriétés structurales du système Fe-N 16 II. 1. CARACTERISATION PAR DIFFRACTION DES RAYON X 16 II. 1. 1. Découvert et production des rayons X (RX) 16 II. 1. 2. Principe des mesures de diffraction des RX : Loi de Bragg 18 II. 1. 3. Analyse qualitative des phases cristallines 19 II. 1. 4. Aspect expérimental : Appareillage 19 II. 1. 5. Résultats DRX : Echantillon en croissance 20 II. 1. 6. Résultats DRX : l’échantillon implanté en azote 21 II. 2. ACCELERATEUR DE PARTICULES : SYSTEME D’ANALYSE PAR FAISCEAU D’IONS RAPIDES (SAFIR). 23 II. 2. 1. Accélérateur de particule Van de Graaf 23 II. 2. 1. 1. Principe de l’accélérateur Van De Graaf 24 II. 2. 2. Analyse par Spectrométrie de rétrodiffusion de Rutherford (RBS) 25 II. 2. 2. 1. Principe de la RBS 25 II. 2. 2. 1. 1. Rétrodiffusion d’une particule incidente à une profondeur 26 II. 2. 3. Analyse de détection de recul élastique (ERDA) 29 II. 2. 3. 1. Principe de l’Analyse de détection de recul élastique (ERDA) 29 II. 2. 3. 2. Appareillage et exploitation des données 30 II. 2. 3. 3. Distribution d'azote 32 II. 2. 3. 3. 1. Profil simulé 32 II. 2. 3. 3. 2. Profils expérimentaux 33 III. Chapitre III: Semi-Conducteur Magnétique Dilué, GaMnAsP irradié à l’hélium 36 III. 1. SEMI-CONDUCTEUR MAGNETIQUE DILUE 37 III. 1. 1. Structure cristallographique 37 III. 1. 2. Condition de croissance de GaMnAsP 37 III. 1. 3. Configuration électronique de l’ion Mn 38 III. 1. 4. Origine du ferromagnétisme 39 III. 1. 5. Anisotropie magnétique dans le GaMnAs 40 III. 2. L’IRRADIATION IONIQUE 41 III. 2. 1. Principe de l’irradiation ionique 41 III. 2. 2. Résultats et échantillons obtenus 41 III. 3. SPINTRONIQUE 42 III. 3. 1. Magnétorésistance géante MRG : Application de la spintronique 43 IV. Chapitre IV : Etude des propriétés magnétiques des systèmes Fe-N et GaMnAsP-He 44 IV. 1. LES MATERIAUX FERROMAGNETIQUES 44 IV. 1. 1. Interaction d’échange 45 IV. 1. 2. Champ cristallin 45 IV. 1. 3. Couplage spin-orbite 46 IV. 2. LES ANISOTROPIES MAGNETIQUES 46 IV. 2. 1. Anisotropie magnéto-cristalline 46 IV. 2. 2. Anisotropie de forme 47 IV. 3. LE MAGNETOMETRE A ECHANTILLON VIBRANT (VIBRATING SAMPLE MAGNETOMETER VSM) 47 IV. 3. 1. Compréhension d’un cycle hystérésis 48 IV. 3. 2. Mesures de l’aimantation en fonction du champ magnétique appliqué de Fe-N 50 IV. 3. 2. 1. Paramètres magnétiques obtenus 52 IV. 3. 3. Mesures de l’aimantation du GaMnAsP-He 53 IV. 3. 3. 1. Aimantation en fonction de la température : 54 IV. 3. 3. 2. Aimantation en fonction du champ magnétique appliqué : 55 IV. 4. LA RESONANCE FERROMAGNETIQUE (RFM) 57 IV. 4. 1. Aspect théorique 57 IV. 4. 1. 1. Principe de la RFM 57 IV. 4. 1. 2. Traduction quantique de la RFM, l’effet Zeeman 57 IV. 4. 1. 3. Champ démagnétisant 58 IV. 4. 1. 4. Les équations utilisées 59 IV. 4. 1. 4. 1. Equation du mouvement de l’aimantation 59 IV. 4. 1. 4. 2. Densité d’énergie libre 59 IV. 4. 1. 5. Les constantes d’anisotropie magnétiques 60 IV. 4. 1. 6. Fréquence de résonance ferromagnétique 61 IV. 4. 1. 7. Dispositif expérimental 62 IV. 4. 2. Résultats obtenus sur Fe-N 65 IV. 4. 2. 1. Spectres de résonance ferromagnétique 65 IV. 4. 2. 2. Variation angulaire 69 IV. 4. 2. 2. 1. Variation angulaire dans le plan 69 IV. 4. 2. 2. 2. Variation angulaire dans le plan 71 IV. 4. 2. 3. Aimantation à saturation simulées 72 IV. 4. 2. 4. Anisotropie magnétique 72 IV. 4. 2. 4. 1. Anisotropies magnétiques cubiques 73 IV. 4. 2. 4. 2. Anisotropie magnétique uni-axiale dans le plan 74 IV. 4. 2. 4. 3. Anisotropie magnétique uni-axiale perpendiculaire 74 IV. 4. 3. Résultats obtenus sur GaMnAsP-He 76 IV. 4. 3. 1. Variation angulaire 77 IV. 4. 3. 1. 1. Variation angulaire de l’échantillon référence 77 IV. 4. 3. 1. 2. Variation angulaire de l’échantillon irradié 1E13 79 IV. 4. 3. 1. 3. Variation angulaire de l’échantillon irradié 2E13 81 IV. 4. 3. 2. Champ de résonance en fonction de la température 82 IV. 4. 3. 3. Anisotropie magnétique 84 IV. 4. 3. 3. Surfaces d'énergie libre……………………………………………………………………….………………………85 V. Conclusion 88 VI. Références bibliographiques 90 VII. Résumé 95 VIII. Abstract 96 Sujet : Contrôle et manipulation du magnétisme de nano-systèmes ferromagnétiques I. Résumé Afin d'illustrer la forte influence des paramètres contrôlant l’anisotropie magnétique induite par le couplage spin-orbite et des contraintes épitaxiales, nous avons étudié par Spectroscopie de Résonance Ferromagnétique (RFM) les propriétés magnétiques de nano-systèmes, dont l’anisotropie magnétique peut être contrôlée et abaissée de façon à être sensible à des sollicitations magnétiques.Notre travail de thèse a été consacré à l’étude de deux systèmes ferromagnétiques à savoir : - Les couches minces martensites azotés (Fe-N). - les Semi-conducteurs Magnétiques Dilués (DMS) le (GaAsMnP) irradié à hélium. Cette thèse a été réalisée en collaboration avec l’Institut des Nano-Sciences de Paris (INSP). La première partie de notre travail de thèse est consacrée à l’étude des couches minces martensites azotés (Fe-N) Pour une implantation de N2+ à 26 keV pour des fluences allant de (1.8x10 16 à 3.5x10 16) N2+ / cm 2 et à une énergie de 40 keV avec une fluence de 5.3x10 16 N2+ / cm 2. Dans un premier temps nous avons fait une étude structurale, à l’aide de la Diffractométrie des Rayons X (DRX) pour la détermination des phases présentent dans nos échantillons et la Spectroscopie de Rétrodiffusion de Rutherford (RBS) ainsi que l'analyse de détection de recul élastique (ERDA) pour la détermination de la distribution en profondeur de la concentration d’azote dans Fe-N ainsi que l’épaisseur des couches. Ensuite nous avons effectué une étude des propriétés magnétiques avec le magnétomètre à échantillon vibrant (VSM) et la Résonance FerroMagnétique (RFM) en fonction de la teneur en azote (N). Nous avons observé une augmentation monotone de l'anisotropie magnétique perpendiculaire avec une valeur maximale de 4.9 x 106erg / cm3qui peut provenir de l’anisotropie magnétocristalline des phases α ' Fe-N. La seconde partie de notre travail a porté sur l’étude des propriétés magnétiques du GaMnAsP_He, en utilisant le VSM et la RFM. L’anisotropie magnétique uni-axiale de GaMnAsP est modifiée par irradiation aux ions hélium. Selon les paramètres micromagnétiques, tels que les champs de résonance et les constantes d'anisotropie déduits des mesures de RFM permettent d'obtenir une rotation de l'axe de facile aimantation de la direction hors du plan [001] à la direction dans le plan [100]. En accord avec le modèle p-d Zener, la commutation d'anisotropie magnétique est attribuée à la compensation de trous induite par l'irradiation. Les résultats présentés montrent que l’irradiation aux ions est un moyen efficace d’ajuster l’anisotropie magnétique dans les semi-conducteurs magnétiques dilués. Mots clés: Anisotropie magnétique perpendiculaire, fer, implantation d’azote, ferromagnétiquerésonance. Subject: Control and manipulation of magnetism of ferromagnetic nano-systems II. Abstract To illustrate the strong influence of the parameters controlling the induced magnetic anisotropy by spin-orbit coupling, we studied by Ferromagnetic resonance spectroscopy (FMR), magnetic properties of nano-systems, including magnetic anisotropy can be controlled and lowered so as to be sensitive to stresses magnetic. Our thesis work was devoted to the study of two systems ferromagnetics: - Nitrogen-martensite thin films (Fe-N). - Dilute Magnetic Semiconductors (DMS) (GaAsMnP) irradiated with helium. This thesis was realized in collaboration with the Institute of Nano-Sciences of Paris (INSP). In the first part of our thesis, we have investigated the properties of nitrogen implanted epitaxial Fe films. For an implantation of N 2+ at 26 keV for fluences 1.8x10 16 N 2+ / cm 2to 3.5x10 16N 2+ / cm 2and at an energy of 40 keV with a fluence of 5.3x10 16 N 2+ / cm 2 .At first we made a structural study, using the X-ray diffraction (XRD)to determine the phases present in our samples and by Rutherford backscattering spectrometry(RBS) as well as Elastic Recoil Detection Analysis(ERDA) for determining the depth distribution of the concentration of nitrogen in Fe -N as well as the thickness of the layers.Then we carried out a study of the magnetic properties with the vibrating sample magnetometer (VSM) and the FerroMagnetic Resonance (RFM) as a function of the nitrogen (N) content.We have observed a monotonic increase of the perpendicular magnetic anisotropy with a maximum value of 4.9 × 10 -6 erg / cm 3which can come from the magnetocrystalline anisotropyα 'Fe-N phases. The second part of our work focused on the study of the magnetic properties of GaMnAsP-He, using FMR. The uniaxial magnetic anisotropy of GaMnAsP is modified by helium ion irradiation. According to the micro-magnetic parameters, e.g. resonance fields and anisotropy constants deduced from FRM measurements, a rotation of the magnetic easy axis from out-of-plane [001] to in-plane [100] direction is achieved. In agreement with the p-d Zener model, the magnetic anisotropy switching is ascribed to the irradiation induced hole compensation. The presenting results show that ion irradiation is an effective way to tune the magnetic anisotropy in dilute magnetic semiconductors.Item Observation de transitions électroniques dans des oxydes de terres rares par spectroscopie tunnel élastique(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 1983) Adane, AbdelhamidItem Elaboration de matériaux carbones amorphes par voie plasma et par voie électrochimique etude de leurs réactives éléctrochimiques(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2017) Acid, HamidLes Films de carbone amorphe et de nitrure de carbone avec ou sans hydrogène sont des films qui, selon les techniques et les conditions de dépôt, peuvent avec un mode opératoire approprié avoir même une structure nanoscopique. Outre la technique de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, ces films peuvent également être déposés par la technique de dépôt physique en phase vapeur avec pulvérisation cathodique d'une cible de carbone pouvant être accompagnée par l'injection d'autres précurseurs, l'azote et l'hydrogène. Les dépôts réalisés par voie chimique en phase vapeur assistée par un plasma pulsé permet d'obtenir des dépôts avec des propriétés de surface très intéressantes. En effet, ils est possible d'obtenir des dépôts à nano-motifs superhydrophobes comme il est possible aussi de moduler à souhait l'hydrophobie ou l'hydrophilie de ces surfaces suivant des traitements spécifiques de ces surfaces. Des dépôts avec de telles propriétés peuvent être utilisées dans un large éventail d'applications incluant même la médecine. Les dépôts physiques en phase vapeur avec pulvérisation cathodique RF ou DC, avec ou sans magnétrons suscite un grand intérêt en raison de la simplicité relative l'installation expérimentale, les basses températures des processus de dépôt et la possibilité de réaliser des dépôts à nano-motifs et ce sur des substrats de différentes natures. Bien que quelques travaux ont déjà été publiés, certains aspects importants sont toujours non explorés. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'influence des paramètres de dépôt expérimentaux selon la technique utilisée sur les différentes propriétés physicochimiques, pour évaluer les applications technologiques possibles des matériaux ainsi élaborés.Item Contribution à l'étude des propriétés électroniques et optiques des alliages semi-conducteurs quaternaires de type III-V(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 1997) Abid, Hamza