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    Authors: Pierre, Mathieu;

    Cette thèse présente une étude du transport électronique à basse température dans des transistors à effet de champ nanométriques en silicium sur isolant. Leur comportement électrique dépend notamment de la constitution des jonctions entre les réservoirs et le canal, qui est déterminée lors de la fabrication par l'utilisation d'espaceurs de part et d'autre de la grille. Cette différence de comportement est exacerbée à basse température. Dans des transistors très courts, de longueur de grille typique égale à 30 nm, compte tenu de la diffusion des dopants lors du recuit d'activation, il est possible d'obtenir sous la grille un unique donneur bien couplé aux deux réservoirs. Sa présence est révélée par de l'effet tunnel résonant à travers les niveaux d'énergie associés à ses orbitales, observé à basse température à des tensions de grille inférieures au seuil du transistor. L'estimation de l'énergie d'ionisation de ce donneur donne une valeur supérieure à la valeur attendue pour un donneur dans du silicium massif, ce qui est attribué à l'effet du confinement diélectrique du donneur. À l'inverse, il est possible de définir des résistances d'accès au canal suffisantes pour y confiner les électrons. Un transistor se comporte alors comme un transistor mono-électronique à basse température, dont l'îlot est situé sous la grille. Ce moyen de créer un transistor mono-électronique est étendu à des systèmes d'îlots couplés, en déposant plusieurs grilles entre la source et le drain. Plusieurs comportements sont obtenus selon l'écart entre les grilles et la longueur des espaceurs. Ces systèmes sont utilisés pour réaliser le transfert d'un électron unique. We present low temperature electronic transport measurements in silicon-on-insulator nano-MOSFETs. Their electrical properties depend in particular on the junctions between the reservoirs and the transistor channel, determined during fabrication by the spacers deposited on both sides of the gate. The behaviour differences are emphasized at low temperature. In ultra-scaled transistors, with a typical gate length of 30 nm, dopants diffusion during activation annealing can result in a single dopant well coupled to the reservoirs located in the middle of the channel, below the gate. It is revealed at low temperature below the transistor threshold by resonant tunnelling through its energy levels. An estimation of its ionization energy gives an enhanced value as compared to the bulk value, attributed to the dielectric confinement of the donor. On the contrary, electrons can be confined in the transistor channel by high enough access resistances. Thus samples turn at low temperature into single electron transistors, with the island located below the gate. It is extended to coupled dots systems, by depositing several gates between source and drain. Their behaviour depends on the distance between gates and on spacers length. These systems are used to transfer a single electron.

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    Hal-Diderot
    Doctoral thesis . 2010
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      Other literature type . 2010
      Hal-Diderot
      Doctoral thesis . 2010
      Data sources: Hal-Diderot
  • Authors: Courault, Romain; Cohen, Marianne; Ronchail, Josyane;

    International audience; Atmospheric circulation patterns, impact of climate change and reindeer demographic changes in northern Scandinavia. To better understand the climate system in Lapland and impacts of climate change on traditional reindeer husbandry, we crossed time series of atmospheric circulation indexes with climate data from nearby districts where demographic changes of herds are informed. For 1950-2013, increasing occurrence of the winter NAO is observed from 1981 at the expense of SCAND. From 1967 to 2013, the overall trend is warming with increasing occurrence of positive anomalies of AO and NAO in winter and decreasing in cold days and snow depth in autumn beneficial on reindeer. Population fluctuations of wild reindeer in Svalbard are positively correlated to the Arctic Oscillation.; Afin de mieux comprendre le système climatique en Laponie, et les impacts du changement climatique sur l'élevage traditionnel de rennes, on croise les séries temporelles de quatre indices de circulation atmosphérique avec des données climatiques de districts où l'évolution démographique des cheptels est renseignée. Entre 1950 et 2013, on observe une occurrence plus grande de la NAO + hivernale à partir de 1981, au détriment de l'indice de SCAND. De 1967 à 2013, la tendance générale est au réchauffement, avec augmentation d'occurrence des anomalies positives d'AO et de NAO en hiver, diminution des journées froides et de la profondeur de la neige en automne, favorables aux troupeaux de rennes. Les fluctuations démographiques de rennes sauvages au Svalbard sont positivement corrélées à l'Oscillation Arctique

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  • Authors: Balan, Ovidiu Mihai;

    In the energy transition context, large scale energy storage technologies are considered as one of the options that can facilitate a high penetration of renewable energy sources. The Thesis focuses on evaluating the implementation of Power-to-Gas in the Romanian energy market that recorded a significant growth in the share of renewables and will potentially face the related issues. After establishing a general approach, the two technical pathways of Power-to-Gas, Hydrogen and SNG, are technically sized and economically evaluated from an investor’s point of view in two temporal scenarios (2015 and 2030), in order to assess the current economic feasibility and the required price premiums that have to be put in place in order to reach a positive business case. Results indicate that high capacity factors are needed to compensate for the high capital costs, but even in this situation price premiums are required for economic feasibility, 68.1 Euro/MWh for the Hydrogen pathway and 112 Euro/MWh for Power-to-Gas SNG. The balancing market is also investigated as a high-value market in the French context, with results indicating a 4% improvement in NPV, but also highlighting the limitations of the proposed analysis framework. A significant benefit in terms of GWP impact and fossil energy use has been identified in. the basic life cycle assessment of multiple Power-to-Gas scenarios that also revealed the importance of the source of electricity used for hydrogen compression.; Dans le contexte de la transition énergétique, les grandes technologies de stockage d’énergie à grande échelle sont considérées comme l’une des options qui peut faciliter une pénétration élevée des sources d’énergie renouvelables. La thèse est concentrée sur l’évaluation de la mise en œuvre le Power-to-Gas sur le marché énergétique roumain, qui a enregistré une croissance significative des énergies renouvelables et les enjeux auxquels devra faire face. Après avoir établi l’approche générale, les deux voies techniques du Power-to-Gas, l’Hydrogène et SNG, sont techniquement dimensionnés et économiquement évalués du point de vue des investisseurs dans deux scénarios temporels (2015 et 2030), afin d’évaluer la situation économique actuelle et les prix appliqués pour atteindre une rentabilité positive. Les résultats indiquent que des facteurs de grande capacité sont nécessaires afin de compenser les coûts d’investissement élevés, mais même dans cette situation un prix élevé est nécessaire pour la faisabilité économique, 68,1 Euro / MWh pour la voie Hydrogène et 112 Euro/MWh pour Power-to Gas SNG. Le marché d’équilibrage est également étudié comme un marché à haute valeur ajoutée dans le contexte français, avec des résultats indiquant une amélioration de 4% de la NPV, mais soulignant également les limites dans le cadre de l’analyse. Un avantage significatif, en termes d’impact GWP et utilisation de l’énergie fossile, a été identifié dans l’évaluation du cycle de vie de base de plusieurs scénarios d’alimentation au gaz, qui a également révélé l’importance de la source d’électricité utilisée pour la compression d’hydrogène.

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    Authors: Christmann, Jean-Frédéric;

    Le développement des réseaux de capteurs sans fil (WSN) profite des progrès récents en consommation énergétique dans les systèmes électroniques et des progrès en technologies de récupération d'énergie pour construire des entités de contrôle intelligentes utilisées dans des domaines variés comme la santé ou l'agriculture. Grâce aux consommations toujours plus faibles des circuits de communication radiofréquence, il est possible de créer des réseaux de systèmes de capteurs capables d'extraire des données de l'environnement et de les transmettre à une entité maîtresse. Les durées de vie limitées des batteries sont un frein au développement de tels réseaux pour des raisons de coût et de difficulté de maintenance. Grâce à la récupération d'énergie dans l'environnement, qu'elle soit solaire, thermique ou mécanique, il est alors envisageable d'alimenter un système de capteurs et sa communication sans fil afin d'accroitre l'autonomie globale du réseau. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse visent à étudier la gestion d'énergie au sein d'un nœud de capteurs communicant sans fil. Grâce à l'utilisation d'une architecture d'alimentation avancée à chemins de puissance multiples, basée notamment sur un chemin direct à haut rendement entre les récupérateurs d'énergie et les charges consommantes, le système peut optimiser son rendement énergétique lorsque l'énergie est récupérée dans l'environnement. Cette architecture d'alimentation requiert néanmoins un contrôle numérique fin afin de déterminer à tout moment le chemin de puissance optimal entre les récupérateurs, les capacités et batterie de stockage, et les charges consommantes. Un contrôleur intégré asynchrone réalise une gestion événementielle de ces chemins de puissance et permet au système d'être robuste face aux variations énergétiques environnementales. Après une modélisation et une analyse des gains de l'architecture avancée de gestion de puissance, un contrôleur événementiel adapté aux systèmes de capteurs communicants est proposé. Ce contrôleur est implémenté en logique asynchrone quasi insensible aux délais (QDI) et offre au système une robustesse intrinsèque forte aux variations environnementales en addition à sa très faible consommation. Un circuit de gestion d'alimentation pour nœud de capteurs communicant est ainsi fabriqué en technologie CMOS 180nm et intègre des innovations tant architecturales que de gestion numérique applicative. Sa consommation globale proche d'1µW permet ainsi la réalisation de systèmes de capteurs fonctionnels pour des applications mettant en jeu des puissances de l'ordre du microwatt, autorisant en conséquence la mise en place de réseaux de capteurs ultra faible consommation. Wireless Sensor Networks (WSN) development leverages recent progress in electronic devices power consumption and in energy harvesting technologies in order to create smart sensing structures useful for improvements in various topics such as health monitoring or farming. Thanks to wireless communication circuits lower power consumption, it becomes possible to create networks of sensing systems capable of extracting information from the environment and of transmitting data through the network to the global intelligence. Because of hard and costly maintenance requirements, limited lifespans batteries are a brake on such networks development. Thanks to environmental energy harvesting on solar, thermal or mechanical sources, a system containing sensors and a wireless communication circuit can be powered. Global energy autonomy is thus improved and the node's life is enhanced. Works done during this PhD aim to study energy management within a sensing wireless communicating node. Thanks to the use of advanced multiple power paths architecture leveraging direct power path between the sources and the power loads, the power management system can optimize its energy efficiency when energy is harvested in the environment. Nevertheless, a precise digital control is mandatory to continuously determine the best power path between the energy harvesters, the energy storing capacitors and batteries, and the power loads. An integrated asynchronous controller implements an event-driven management of the power paths and gives the system robustness to environmental energy variations. After modeling and analyzing the power efficiency gain granted by the advanced architecture, an event-driven controller is proposed to ease implementation of wireless sensing applications. The controller is implemented in asynchronous quasi delay insensitive (QDI) logic and presents high intrinsic robustness to environemental variations while maintaining ultra low power consumption. A power management circuit suited for wireless sensing systems is thus fabricated using 180nm CMOS process and includes both architecture and digital management innovations. Its global power consumption close to 1µW allows considering the creation of wireless sensing nodes running for applications in the range of microwatts, consequently enabling development of ultra low power wireless sensor networks.

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  • Authors: Reynaud, Clément;

    Since Einstein's and De Broglie's works in the early XXth century, the double nature of light being a set of particles as well as a wave is admitted in the scientific community. Today, both solar energy production and light detection are based on the photovoltaic effect which relies on the corpuscular description of light. To investigate a new way to produce electricity out of light, the concept of rectifying antenna is derived from the wave description. As an electromagnetic wave, light can be haversted by an antenna just like a radiowave. Although the first theoretical descriptions of this phenomena go back to the late sixties, it has just been a decade since a few experimental demonstrations of rectifying antennas designed for visible and infrared light have been published. This is explained by the recent progresses of the nanofabrication processes. This thesis aim to propose an innovative design of rectifiying nanoantennas able to address the two main challenges which are: the fabrication of reproducible nanoantennas at the nanoscale; and the rectification of the alternative current which arises when light is absorbed in the nanoantennas.; Depuis les travaux d’Einstein et de De Broglie au début du XXème siècle, il est admis que la lumière peut être décrite à la fois comme une onde ou comme un ensemble de particules appelées photons. La production d’énergie solaire et la détection de la lumière reposent aujourd’hui sur l’effet photovoltaïque qui exploite la description corpusculaire. Pour explorer une autre voie de transformation de lumière en électricité, le concept d’antenne rectifiante exploite cette fois la nature ondulatoire de la lumière. En tant qu’onde électromagnétique, la lumière peut être absorbée par une antenne à l’instar d’une onde radio. Les premiers arguments théoriques sur ce principe remontent à la fin des années soixante, mais ce n’est que depuis une dizaine d’années que les tentatives de réalisation expérimentale d’antennes rectifiantes pour les fréquences du visible et du proche infrarouge voient le jour grâce aux progrès des méthodes de nanofabrication. L’objet de cette thèse est de proposer une conception innovante de nano-antennes rectifiantes qui réponde aux deux verrous technologiques principaux que sont la fabrication d’antennes à l’échelle nanométrique et la rectification du courant alternatif térahertz qui s’y établit lorsque la lumière y est absorbée. Cette proposition est accompagnée d’une étude théorique optique dont l’objectif est de fournir une compréhension fine de l’interaction lumière-matière dans les structures étudiées. La fabrication et la caractérisation de nano-antennes à partir de nanoparticules en solution colloïdales est ensuite détaillée et comparée aux modèles théoriques. Enfin, l’étude d’une diode moléculaire synthétisée sur mesure présente une solution pour combiner des propriétés mécaniques de greffage de nanoparticules et des propriétés électroniques de rectification à haute fréquence. L’approche multidisciplinaire de ce travail qui combine nanophotonique et électronique moléculaire ouvre une nouvelle perspective pour la réalisation d’un dispositif de conversion de lumière en électricité fondamentalement innovant.

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    HAL AMU
    Doctoral thesis . 2019
    Data sources: HAL AMU
    Hal-Diderot
    Doctoral thesis . 2019
    Data sources: Hal-Diderot
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      HAL AMU
      Doctoral thesis . 2019
      Data sources: HAL AMU
      Hal-Diderot
      Doctoral thesis . 2019
      Data sources: Hal-Diderot
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    Authors: AUDINOT, Jean-Nicolas;

    L'augmentation du pouvoir électrocatalytique d'une pile à combustible fonctionnant à haute température (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) passe notamment par l'amélioration des performances de la cathode. A cet effet, notre objectif a été de créer puis mesurer une conductivité mixte (électronique ou ionique) au sein de nouveaux oxydes de structure perovskite ABO3-d. Une étude fondamentale a été menée sur des composés choisis en fonction de l'état de valence et de la taille du cation B et du taux de lacunes d. La caractérisation des propriétés de transport (électronique et ionique) a été réalisée à l'aide de techniques nouvelles au laboratoire (meusure de la diffusion de 18O). Par la suite une corrélation entre les deux types de conductivité et les propriétés physico-chimiques des matériaux (paramètres de maille, polarisabilité des ions, ...) a été proposée. With the aim to increase the electrocatalytic power of the high temperature fuel cells (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell), an interesting way is to developp new oxides usable as cathodes. For this purpose, we tried to create, then to measure, a mixed conductivity (electronic and ionic) in the host structure of perovskite-type ABO3-d. Fundamental studies were carried out on new chemical compositions, concerning especially the valence state or the atomic radius of the B cation, and also the oxygen vacancy rate d. The characterization of transport properties (electronic and ionic) has been realized with the help of new method in the lab, such as measurement of the 18O diffusion. Finally, a correlation between the properties (lattice parameter, ion polarizability, ...) has been proposed.

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    Oskar Bordeaux
    Doctoral thesis
    Data sources: Oskar Bordeaux
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    Other literature type . 1999
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      Oskar Bordeaux
      Doctoral thesis
      Data sources: Oskar Bordeaux
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      Other literature type . 1999
  • Authors: Lallart, Mickaël;

    Les avancées, plus ou moins récentes, dans le domaine des matériaux et dispositifs de conversion d’énergie à petite échelle ont permis un essor formidable des “systèmes et matériaux intelligents” ( smart materials and systems), notamment dans les communautés académiques et scientifiques. Cependant, la compréhension des phénomènes mis en jeux dans ces matériaux, ainsi que leur utilisation dans des applications réalistes suscitent toujours un grand nombre de questionnements. D’un point de vue purement scientifique, appréhender les phénomènes physiques permettant le lien entre un domaine physique et le domaine électrique permet de dégager des possibilités d’amélioration de la conversion, voire même de percevoir de nouvelles thématiques de recherche. D’un point de vue industriel, démontrer les capacités de ces matériaux dans différents domaines est hautement nécessaire afin d’assurer un transfert et une utilité technologiques couronnés de succès, permettant de ne pas rendre stérile des années d’efforts scientifiques. Dès lors, il convient concernant ce type de matériaux et systèmes d’assurer une synergie entre recherche scientifique appliquée et problèmes industriels, en dégageant de grands questionnements scientifiques de ces derniers afin de faire à la fois avancer les connaissances scientifiques et en faire émerger de nouveaux concepts, et d’assurer que ces recherches ne soient pas vaines et servent le bien-être général. C’est dans ce cadre que s’inscrivent mes travaux entrepris en tant que Maître de Conférences à l’Institut National des Sciences Appliquées de l’INSA de Lyon (INSA Lyon), et plus particulièrement dans le Laboratoire de Génie Electrique et Ferroélectricité (LGEF) pour l’aspect recherche, et au Département de Génie Electrique (GE) pour la partie enseignement. Les travaux exposés ici, couvrant la conversion électromécanique (notamment via les éléments piézoélectriques et électrostrictifs), ainsi qu’électrothermique (dans une moindre mesure cependant), se proposent d’offrir une vision relativement générale, allant du matériau et sa modélisation au système global, avec des applications à la récupération d’énergie et au contrôle vibratoire.

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    Hal-Diderot
    Other literature type . 2016
    License: CC BY NC ND
    Data sources: Hal-Diderot
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    Other literature type . 2016
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  • Authors: Tsayem Demaze, Moise;

    Sustainable forest management quest generates many international mechanisms among which forest certification, Clean Development Mechanism (CDM) and Avoided Deforestation (REDD). These innovative emerging mechanisms are preached more and more within the framework of the Kyoto protocol, not only to avoid or reduce deforestation, but especially to attenuate climate change by reducing greenhouse gas emissions. However there is very little knowledge and study on their scientific foundations and on how effective are their implements. Scientific research is thus necessary to produce an analytical assessment of their implementation and feasibility, as well as their theoretical and conceptual bases. This research should also analyze both positive and negative aspects, social and political factors of acceptance or failure of these mechanisms, their environmental and socio-economic effects, and associated carbon markets. Theoretical and conceptual approach must be completed by empirical approach through case studies. By integrating a prospective dimension, such a research, necessarily multidisciplinary, will provide knowledge and arguments about the efficiency of these mechanisms in the next international agreement which will succeed to the Kyoto protocol after 2012.; La quête de la gestion durable des forêts génère de nombreux mécanismes internationaux parmi lesquels la certification forestière, le Mécanisme pour un Développement Propre (MDP) du secteur forestier, la Déforestation Evitée (REDD). Ces mécanismes émergents et innovants sont de plus en plus prônés dans le cadre du protocole de Kyoto, non seulement pour éviter ou pour réduire la déforestation, mais surtout pour atténuer le changement climatique par la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES). Or il existe très peu d'études et de connaissances sur les fondements scientifiques et techniques et sur l'efficacité de ces mécanismes. Des recherches scientifiques sont donc nécessaires pour produire un bilan analytique de leurs fondements théoriques et conceptuels, de leur mise en œuvre et de leur faisabilité. Il convient d'analyser les facteurs d'échec, de réussite et d'acceptation sociale et politique de ces mécanismes, leurs retombées environnementales et socio-économiques, ainsi que les marchés carbones associés. L'approche théorique et conceptuelle doit être combinée avec l'approche empirique se focalisant sur des études de cas. En intégrant une dimension prospective, une telle recherche, nécessairement multidisciplinaire, permettra d'envisager la portée de ces mécanismes dans le prochain accord international qui succèdera au protocole de Kyoto après 2012. Mots-clés : Mécanisme pour un Développement Propre (MDP), déforestation évitée (REDD), certification forestière, changement climatique, protocole de Kyoto.

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  • Authors: Ghorra-Gobin, Cynthia;

    International audience; New Urbanism is a North-American planning movement which seeks to offer an alternative to urban sprawl. It seeks to provide an urban form favoring walkability and density. Is it a model for sustainability or a set of ideas and practices for improving architects and planners's intervention? The article which is based on interviews and visists to some American NU projects is to answer the question.; Le New Urbanism est un courant de pensée nord-américain qui propose une alternative à l'étalement urbain. Il promeut une forme urbaine réhabilitant la marche à pied et favorisant la compacité. Peut-il toutefois prétendre à viser la soutenabilité et à s'ériger comme modèle? Ne peut-il être qualifié de corpus d'idées et de valeurs destinés à infléchir les pratiques des professionnels? L'article propose de répondre à ce double questionnement à partir d'un travail de terrain mené dans quelques lotissements NU aux Etats-Unis.

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  • Authors: Bonfanti, Jonathan;

    In a changing world soil biodiversity is threatened. Yet the ecological functioning of soils depends on its biodiversity. The study of functional traits allows us to establish the mechanistic link between an organism an ecosystem function. This PhD thesis focuses on the current use of traits in Collembola to answer climate change related questions. It particularly addresses the variability of traits in their use in existing databases. It also examines the emergence of new traits of interest allowing an organism to respond to climatic variations of the environment. We then suggest an approach in three steps. Firstly, about (i) quantifying the intraspecific trait variability of the body length of Collembola, a widely used trait, between populations from different biogeographical areas in Europe, and (ii) to study the implications of this variability in the evaluation of the community response. Secondly, we propose a new trait of interest likely to respond specifically to climate change: the ecomorphosis strategy of European species of Collembola, that enable an extended climatic niche to the animal by the switch of a set of traits from their normal form to their ecomorphic form. We thus test its potential to respond to different climatic gradients at the alpha, beta and gamma scales. Thirdly, the acquired knowledge on the body size and the ecomorphic traits are applied in a case study: functional responses of collembolan communities to an experimental climatic manipulation on the field, with a short, mid and long-term monitoring. Our main PhD thesis results show that: (i) body length is a robust trait with a stable species hierarchy; populations tend to follow a climatic pattern that make them bigger in Northern Europe compared to the rest of the continent; it is recommended to take this intraspecific variability between populations into account, otherwise the mean responses of communities could be miscalculated; (ii) in the mountains, the presence of ecomorphosis is higher in communities located at higher altitude than those at lower altitude, reflecting the temperature stress at higher thermic amplitudes; (iii) moderate climatic modifications do not have any significant effect on the temporal functional trajectory of collembolan communities. The results of this last case study do not necessarily force us to re-evaluate our previous methodological and ontological propositions but we consider pursuing these considerations in other contexts. Finally, we discuss the spatial, temporal and taxonomic limits of collembolan communities responding to climatic gradients and suggest new directions for future works.; Dans un monde qui change, la biodiversité des sols est menacée. Or le fonctionnement écologique des sols dépend de leur biodiversité. L’étude des traits fonctionnels permet de relier les organismes au fonctionnement de leur écosystème par une approche mécaniste. Cette thèse porte sur l'utilisation actuelle des traits chez les collemboles pour répondre aux questions relatives aux changements climatiques. Elle interroge particulièrement la variabilité des traits dans l'utilisation qui en est faite aujourd'hui à travers les bases de données existantes. Elle questionne aussi l'émergence de nouveaux traits d'intérêt permettant de répondre aux variations climatiques du milieu. Nous avons alors proposé une démarche en trois temps. Premièrement, il s’agit de (i) quantifier la variabilité intraspécifique de la longueur du corps des collemboles, un trait fréquemment utilisé, entre des populations issues d’aires biogéographiques différentes en Europe, et (ii) d’étudier les implications de cette variabilité dans l’évaluation des réponses communautaires. Deuxièmement, nous proposons un nouveau trait d’intérêt susceptible de répondre spécifiquement aux modifications climatiques du milieu : la stratégie d’écomorphose chez les collemboles d’Europe, qui confère à l’animal une niche climatique étendue par le basculement d’une série de traits de leur forme normale à leur forme écomorphique. Nous testons alors son potentiel à répondre à différents gradients climatiques à des échelles alpha, beta et gamma. Troisièmement, les savoirs acquis sur ces deux traits sont confrontés à un cas d’étude : les réponses fonctionnelles des communautés de collemboles à une manipulation climatique expérimentale sur le terrain, avec un suivi à court, moyen et long terme. Les résultats principaux montrent que : (i) la longueur du corps est un trait robuste avec une hiérarchie stable des espèces ; les populations semblent suivre un patron climatique les conduisant à être plus grandes dans le nord de l’Europe que sur le reste du continent ; la prise en compte de cette variabilité intraspécifique au niveau des populations est recommandée, sous peine de mésestimer les réponses moyennes des communautés ; (ii) en montagne, la présence d’écomorphoses dans les communautés est plus importante pour les altitudes élevées que pour les altitudes basses, reflétant des amplitudes thermiques stressantes ; (iii) des modifications climatiques modérées n’ont pas d’effet significatif sur la trajectoire temporelle fonctionnelle des communautés de collemboles. Les résultats de ce dernier cas d’étude ne remettent pas en question nos propositions méthodologiques et ontologiques effectuées précédemment et nous envisageons de poursuivre ces réflexions dans d’autres contextes. Nous discutons enfin des limites spatiales, temporelles, taxonomiques des communautés de collemboles répondant à des gradients climatiques et proposons d’autres pistes de travaux futurs.

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    Authors: Pierre, Mathieu;

    Cette thèse présente une étude du transport électronique à basse température dans des transistors à effet de champ nanométriques en silicium sur isolant. Leur comportement électrique dépend notamment de la constitution des jonctions entre les réservoirs et le canal, qui est déterminée lors de la fabrication par l'utilisation d'espaceurs de part et d'autre de la grille. Cette différence de comportement est exacerbée à basse température. Dans des transistors très courts, de longueur de grille typique égale à 30 nm, compte tenu de la diffusion des dopants lors du recuit d'activation, il est possible d'obtenir sous la grille un unique donneur bien couplé aux deux réservoirs. Sa présence est révélée par de l'effet tunnel résonant à travers les niveaux d'énergie associés à ses orbitales, observé à basse température à des tensions de grille inférieures au seuil du transistor. L'estimation de l'énergie d'ionisation de ce donneur donne une valeur supérieure à la valeur attendue pour un donneur dans du silicium massif, ce qui est attribué à l'effet du confinement diélectrique du donneur. À l'inverse, il est possible de définir des résistances d'accès au canal suffisantes pour y confiner les électrons. Un transistor se comporte alors comme un transistor mono-électronique à basse température, dont l'îlot est situé sous la grille. Ce moyen de créer un transistor mono-électronique est étendu à des systèmes d'îlots couplés, en déposant plusieurs grilles entre la source et le drain. Plusieurs comportements sont obtenus selon l'écart entre les grilles et la longueur des espaceurs. Ces systèmes sont utilisés pour réaliser le transfert d'un électron unique. We present low temperature electronic transport measurements in silicon-on-insulator nano-MOSFETs. Their electrical properties depend in particular on the junctions between the reservoirs and the transistor channel, determined during fabrication by the spacers deposited on both sides of the gate. The behaviour differences are emphasized at low temperature. In ultra-scaled transistors, with a typical gate length of 30 nm, dopants diffusion during activation annealing can result in a single dopant well coupled to the reservoirs located in the middle of the channel, below the gate. It is revealed at low temperature below the transistor threshold by resonant tunnelling through its energy levels. An estimation of its ionization energy gives an enhanced value as compared to the bulk value, attributed to the dielectric confinement of the donor. On the contrary, electrons can be confined in the transistor channel by high enough access resistances. Thus samples turn at low temperature into single electron transistors, with the island located below the gate. It is extended to coupled dots systems, by depositing several gates between source and drain. Their behaviour depends on the distance between gates and on spacers length. These systems are used to transfer a single electron.

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      Other literature type . 2010
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      Doctoral thesis . 2010
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  • Authors: Courault, Romain; Cohen, Marianne; Ronchail, Josyane;

    International audience; Atmospheric circulation patterns, impact of climate change and reindeer demographic changes in northern Scandinavia. To better understand the climate system in Lapland and impacts of climate change on traditional reindeer husbandry, we crossed time series of atmospheric circulation indexes with climate data from nearby districts where demographic changes of herds are informed. For 1950-2013, increasing occurrence of the winter NAO is observed from 1981 at the expense of SCAND. From 1967 to 2013, the overall trend is warming with increasing occurrence of positive anomalies of AO and NAO in winter and decreasing in cold days and snow depth in autumn beneficial on reindeer. Population fluctuations of wild reindeer in Svalbard are positively correlated to the Arctic Oscillation.; Afin de mieux comprendre le système climatique en Laponie, et les impacts du changement climatique sur l'élevage traditionnel de rennes, on croise les séries temporelles de quatre indices de circulation atmosphérique avec des données climatiques de districts où l'évolution démographique des cheptels est renseignée. Entre 1950 et 2013, on observe une occurrence plus grande de la NAO + hivernale à partir de 1981, au détriment de l'indice de SCAND. De 1967 à 2013, la tendance générale est au réchauffement, avec augmentation d'occurrence des anomalies positives d'AO et de NAO en hiver, diminution des journées froides et de la profondeur de la neige en automne, favorables aux troupeaux de rennes. Les fluctuations démographiques de rennes sauvages au Svalbard sont positivement corrélées à l'Oscillation Arctique

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  • Authors: Balan, Ovidiu Mihai;

    In the energy transition context, large scale energy storage technologies are considered as one of the options that can facilitate a high penetration of renewable energy sources. The Thesis focuses on evaluating the implementation of Power-to-Gas in the Romanian energy market that recorded a significant growth in the share of renewables and will potentially face the related issues. After establishing a general approach, the two technical pathways of Power-to-Gas, Hydrogen and SNG, are technically sized and economically evaluated from an investor’s point of view in two temporal scenarios (2015 and 2030), in order to assess the current economic feasibility and the required price premiums that have to be put in place in order to reach a positive business case. Results indicate that high capacity factors are needed to compensate for the high capital costs, but even in this situation price premiums are required for economic feasibility, 68.1 Euro/MWh for the Hydrogen pathway and 112 Euro/MWh for Power-to-Gas SNG. The balancing market is also investigated as a high-value market in the French context, with results indicating a 4% improvement in NPV, but also highlighting the limitations of the proposed analysis framework. A significant benefit in terms of GWP impact and fossil energy use has been identified in. the basic life cycle assessment of multiple Power-to-Gas scenarios that also revealed the importance of the source of electricity used for hydrogen compression.; Dans le contexte de la transition énergétique, les grandes technologies de stockage d’énergie à grande échelle sont considérées comme l’une des options qui peut faciliter une pénétration élevée des sources d’énergie renouvelables. La thèse est concentrée sur l’évaluation de la mise en œuvre le Power-to-Gas sur le marché énergétique roumain, qui a enregistré une croissance significative des énergies renouvelables et les enjeux auxquels devra faire face. Après avoir établi l’approche générale, les deux voies techniques du Power-to-Gas, l’Hydrogène et SNG, sont techniquement dimensionnés et économiquement évalués du point de vue des investisseurs dans deux scénarios temporels (2015 et 2030), afin d’évaluer la situation économique actuelle et les prix appliqués pour atteindre une rentabilité positive. Les résultats indiquent que des facteurs de grande capacité sont nécessaires afin de compenser les coûts d’investissement élevés, mais même dans cette situation un prix élevé est nécessaire pour la faisabilité économique, 68,1 Euro / MWh pour la voie Hydrogène et 112 Euro/MWh pour Power-to Gas SNG. Le marché d’équilibrage est également étudié comme un marché à haute valeur ajoutée dans le contexte français, avec des résultats indiquant une amélioration de 4% de la NPV, mais soulignant également les limites dans le cadre de l’analyse. Un avantage significatif, en termes d’impact GWP et utilisation de l’énergie fossile, a été identifié dans l’évaluation du cycle de vie de base de plusieurs scénarios d’alimentation au gaz, qui a également révélé l’importance de la source d’électricité utilisée pour la compression d’hydrogène.

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    Authors: Christmann, Jean-Frédéric;

    Le développement des réseaux de capteurs sans fil (WSN) profite des progrès récents en consommation énergétique dans les systèmes électroniques et des progrès en technologies de récupération d'énergie pour construire des entités de contrôle intelligentes utilisées dans des domaines variés comme la santé ou l'agriculture. Grâce aux consommations toujours plus faibles des circuits de communication radiofréquence, il est possible de créer des réseaux de systèmes de capteurs capables d'extraire des données de l'environnement et de les transmettre à une entité maîtresse. Les durées de vie limitées des batteries sont un frein au développement de tels réseaux pour des raisons de coût et de difficulté de maintenance. Grâce à la récupération d'énergie dans l'environnement, qu'elle soit solaire, thermique ou mécanique, il est alors envisageable d'alimenter un système de capteurs et sa communication sans fil afin d'accroitre l'autonomie globale du réseau. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse visent à étudier la gestion d'énergie au sein d'un nœud de capteurs communicant sans fil. Grâce à l'utilisation d'une architecture d'alimentation avancée à chemins de puissance multiples, basée notamment sur un chemin direct à haut rendement entre les récupérateurs d'énergie et les charges consommantes, le système peut optimiser son rendement énergétique lorsque l'énergie est récupérée dans l'environnement. Cette architecture d'alimentation requiert néanmoins un contrôle numérique fin afin de déterminer à tout moment le chemin de puissance optimal entre les récupérateurs, les capacités et batterie de stockage, et les charges consommantes. Un contrôleur intégré asynchrone réalise une gestion événementielle de ces chemins de puissance et permet au système d'être robuste face aux variations énergétiques environnementales. Après une modélisation et une analyse des gains de l'architecture avancée de gestion de puissance, un contrôleur événementiel adapté aux systèmes de capteurs communicants est proposé. Ce contrôleur est implémenté en logique asynchrone quasi insensible aux délais (QDI) et offre au système une robustesse intrinsèque forte aux variations environnementales en addition à sa très faible consommation. Un circuit de gestion d'alimentation pour nœud de capteurs communicant est ainsi fabriqué en technologie CMOS 180nm et intègre des innovations tant architecturales que de gestion numérique applicative. Sa consommation globale proche d'1µW permet ainsi la réalisation de systèmes de capteurs fonctionnels pour des applications mettant en jeu des puissances de l'ordre du microwatt, autorisant en conséquence la mise en place de réseaux de capteurs ultra faible consommation. Wireless Sensor Networks (WSN) development leverages recent progress in electronic devices power consumption and in energy harvesting technologies in order to create smart sensing structures useful for improvements in various topics such as health monitoring or farming. Thanks to wireless communication circuits lower power consumption, it becomes possible to create networks of sensing systems capable of extracting information from the environment and of transmitting data through the network to the global intelligence. Because of hard and costly maintenance requirements, limited lifespans batteries are a brake on such networks development. Thanks to environmental energy harvesting on solar, thermal or mechanical sources, a system containing sensors and a wireless communication circuit can be powered. Global energy autonomy is thus improved and the node's life is enhanced. Works done during this PhD aim to study energy management within a sensing wireless communicating node. Thanks to the use of advanced multiple power paths architecture leveraging direct power path between the sources and the power loads, the power management system can optimize its energy efficiency when energy is harvested in the environment. Nevertheless, a precise digital control is mandatory to continuously determine the best power path between the energy harvesters, the energy storing capacitors and batteries, and the power loads. An integrated asynchronous controller implements an event-driven management of the power paths and gives the system robustness to environmental energy variations. After modeling and analyzing the power efficiency gain granted by the advanced architecture, an event-driven controller is proposed to ease implementation of wireless sensing applications. The controller is implemented in asynchronous quasi delay insensitive (QDI) logic and presents high intrinsic robustness to environemental variations while maintaining ultra low power consumption. A power management circuit suited for wireless sensing systems is thus fabricated using 180nm CMOS process and includes both architecture and digital management innovations. Its global power consumption close to 1µW allows considering the creation of wireless sensing nodes running for applications in the range of microwatts, consequently enabling development of ultra low power wireless sensor networks.

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  • Authors: Reynaud, Clément;

    Since Einstein's and De Broglie's works in the early XXth century, the double nature of light being a set of particles as well as a wave is admitted in the scientific community. Today, both solar energy production and light detection are based on the photovoltaic effect which relies on the corpuscular description of light. To investigate a new way to produce electricity out of light, the concept of rectifying antenna is derived from the wave description. As an electromagnetic wave, light can be haversted by an antenna just like a radiowave. Although the first theoretical descriptions of this phenomena go back to the late sixties, it has just been a decade since a few experimental demonstrations of rectifying antennas designed for visible and infrared light have been published. This is explained by the recent progresses of the nanofabrication processes. This thesis aim to propose an innovative design of rectifiying nanoantennas able to address the two main challenges which are: the fabrication of reproducible nanoantennas at the nanoscale; and the rectification of the alternative current which arises when light is absorbed in the nanoantennas.; Depuis les travaux d’Einstein et de De Broglie au début du XXème siècle, il est admis que la lumière peut être décrite à la fois comme une onde ou comme un ensemble de particules appelées photons. La production d’énergie solaire et la détection de la lumière reposent aujourd’hui sur l’effet photovoltaïque qui exploite la description corpusculaire. Pour explorer une autre voie de transformation de lumière en électricité, le concept d’antenne rectifiante exploite cette fois la nature ondulatoire de la lumière. En tant qu’onde électromagnétique, la lumière peut être absorbée par une antenne à l’instar d’une onde radio. Les premiers arguments théoriques sur ce principe remontent à la fin des années soixante, mais ce n’est que depuis une dizaine d’années que les tentatives de réalisation expérimentale d’antennes rectifiantes pour les fréquences du visible et du proche infrarouge voient le jour grâce aux progrès des méthodes de nanofabrication. L’objet de cette thèse est de proposer une conception innovante de nano-antennes rectifiantes qui réponde aux deux verrous technologiques principaux que sont la fabrication d’antennes à l’échelle nanométrique et la rectification du courant alternatif térahertz qui s’y établit lorsque la lumière y est absorbée. Cette proposition est accompagnée d’une étude théorique optique dont l’objectif est de fournir une compréhension fine de l’interaction lumière-matière dans les structures étudiées. La fabrication et la caractérisation de nano-antennes à partir de nanoparticules en solution colloïdales est ensuite détaillée et comparée aux modèles théoriques. Enfin, l’étude d’une diode moléculaire synthétisée sur mesure présente une solution pour combiner des propriétés mécaniques de greffage de nanoparticules et des propriétés électroniques de rectification à haute fréquence. L’approche multidisciplinaire de ce travail qui combine nanophotonique et électronique moléculaire ouvre une nouvelle perspective pour la réalisation d’un dispositif de conversion de lumière en électricité fondamentalement innovant.

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    HAL AMU
    Doctoral thesis . 2019
    Data sources: HAL AMU
    Hal-Diderot
    Doctoral thesis . 2019
    Data sources: Hal-Diderot
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      Doctoral thesis . 2019
      Data sources: HAL AMU
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      Doctoral thesis . 2019
      Data sources: Hal-Diderot
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    Authors: AUDINOT, Jean-Nicolas;

    L'augmentation du pouvoir électrocatalytique d'une pile à combustible fonctionnant à haute température (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) passe notamment par l'amélioration des performances de la cathode. A cet effet, notre objectif a été de créer puis mesurer une conductivité mixte (électronique ou ionique) au sein de nouveaux oxydes de structure perovskite ABO3-d. Une étude fondamentale a été menée sur des composés choisis en fonction de l'état de valence et de la taille du cation B et du taux de lacunes d. La caractérisation des propriétés de transport (électronique et ionique) a été réalisée à l'aide de techniques nouvelles au laboratoire (meusure de la diffusion de 18O). Par la suite une corrélation entre les deux types de conductivité et les propriétés physico-chimiques des matériaux (paramètres de maille, polarisabilité des ions, ...) a été proposée. With the aim to increase the electrocatalytic power of the high temperature fuel cells (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell), an interesting way is to developp new oxides usable as cathodes. For this purpose, we tried to create, then to measure, a mixed conductivity (electronic and ionic) in the host structure of perovskite-type ABO3-d. Fundamental studies were carried out on new chemical compositions, concerning especially the valence state or the atomic radius of the B cation, and also the oxygen vacancy rate d. The characterization of transport properties (electronic and ionic) has been realized with the help of new method in the lab, such as measurement of the 18O diffusion. Finally, a correlation between the properties (lattice parameter, ion polarizability, ...) has been proposed.

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    Oskar Bordeaux
    Doctoral thesis
    Data sources: Oskar Bordeaux
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    Other literature type . 1999
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      Oskar Bordeaux
      Doctoral thesis
      Data sources: Oskar Bordeaux
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  • Authors: Lallart, Mickaël;

    Les avancées, plus ou moins récentes, dans le domaine des matériaux et dispositifs de conversion d’énergie à petite échelle ont permis un essor formidable des “systèmes et matériaux intelligents” ( smart materials and systems), notamment dans les communautés académiques et scientifiques. Cependant, la compréhension des phénomènes mis en jeux dans ces matériaux, ainsi que leur utilisation dans des applications réalistes suscitent toujours un grand nombre de questionnements. D’un point de vue purement scientifique, appréhender les phénomènes physiques permettant le lien entre un domaine physique et le domaine électrique permet de dégager des possibilités d’amélioration de la conversion, voire même de percevoir de nouvelles thématiques de recherche. D’un point de vue industriel, démontrer les capacités de ces matériaux dans différents domaines est hautement nécessaire afin d’assurer un transfert et une utilité technologiques couronnés de succès, permettant de ne pas rendre stérile des années d’efforts scientifiques. Dès lors, il convient concernant ce type de matériaux et systèmes d’assurer une synergie entre recherche scientifique appliquée et problèmes industriels, en dégageant de grands questionnements scientifiques de ces derniers afin de faire à la fois avancer les connaissances scientifiques et en faire émerger de nouveaux concepts, et d’assurer que ces recherches ne soient pas vaines et servent le bien-être général. C’est dans ce cadre que s’inscrivent mes travaux entrepris en tant que Maître de Conférences à l’Institut National des Sciences Appliquées de l’INSA de Lyon (INSA Lyon), et plus particulièrement dans le Laboratoire de Génie Electrique et Ferroélectricité (LGEF) pour l’aspect recherche, et au Département de Génie Electrique (GE) pour la partie enseignement. Les travaux exposés ici, couvrant la conversion électromécanique (notamment via les éléments piézoélectriques et électrostrictifs), ainsi qu’électrothermique (dans une moindre mesure cependant), se proposent d’offrir une vision relativement générale, allant du matériau et sa modélisation au système global, avec des applications à la récupération d’énergie et au contrôle vibratoire.

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    Hal-Diderot
    Other literature type . 2016
    License: CC BY NC ND
    Data sources: Hal-Diderot
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    Other literature type . 2016
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  • Authors: Tsayem Demaze, Moise;

    Sustainable forest management quest generates many international mechanisms among which forest certification, Clean Development Mechanism (CDM) and Avoided Deforestation (REDD). These innovative emerging mechanisms are preached more and more within the framework of the Kyoto protocol, not only to avoid or reduce deforestation, but especially to attenuate climate change by reducing greenhouse gas emissions. However there is very little knowledge and study on their scientific foundations and on how effective are their implements. Scientific research is thus necessary to produce an analytical assessment of their implementation and feasibility, as well as their theoretical and conceptual bases. This research should also analyze both positive and negative aspects, social and political factors of acceptance or failure of these mechanisms, their environmental and socio-economic effects, and associated carbon markets. Theoretical and conceptual approach must be completed by empirical approach through case studies. By integrating a prospective dimension, such a research, necessarily multidisciplinary, will provide knowledge and arguments about the efficiency of these mechanisms in the next international agreement which will succeed to the Kyoto protocol after 2012.; La quête de la gestion durable des forêts génère de nombreux mécanismes internationaux parmi lesquels la certification forestière, le Mécanisme pour un Développement Propre (MDP) du secteur forestier, la Déforestation Evitée (REDD). Ces mécanismes émergents et innovants sont de plus en plus prônés dans le cadre du protocole de Kyoto, non seulement pour éviter ou pour réduire la déforestation, mais surtout pour atténuer le changement climatique par la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES). Or il existe très peu d'études et de connaissances sur les fondements scientifiques et techniques et sur l'efficacité de ces mécanismes. Des recherches scientifiques sont donc nécessaires pour produire un bilan analytique de leurs fondements théoriques et conceptuels, de leur mise en œuvre et de leur faisabilité. Il convient d'analyser les facteurs d'échec, de réussite et d'acceptation sociale et politique de ces mécanismes, leurs retombées environnementales et socio-économiques, ainsi que les marchés carbones associés. L'approche théorique et conceptuelle doit être combinée avec l'approche empirique se focalisant sur des études de cas. En intégrant une dimension prospective, une telle recherche, nécessairement multidisciplinaire, permettra d'envisager la portée de ces mécanismes dans le prochain accord international qui succèdera au protocole de Kyoto après 2012. Mots-clés : Mécanisme pour un Développement Propre (MDP), déforestation évitée (REDD), certification forestière, changement climatique, protocole de Kyoto.

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