identifier: Pourahmadazar, Javad  (2018). Nouvelles antennes millimétriques à lentille utilisant des structures périodiques poreuses en plastique.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en télécommunications, 196 p.

subject:
antenne
procédé de fabrication additif
plaque de Fresnel
indice de réfraction de
gradient (GRIN)
lentille
Luneburg
porosité du matériau
mmWave
perforation
stéréolithographie
frittage laser sélectif
impression en 3D
antenna
additive manufacturing process
Fresnel Zone Plate
gradient refractive index (GRIN)
lens
Luneburg/Lüneburg
material porosity
mmWave
perforated
stereolithography
selective laser sintering
3D printing

abstract:
La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de
ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
résumé peut être lue en PDF.
variation progressive de l’indice de réfraction d’un milieu hôte pour améliorer la conception de
nouveaux dispositifs à micro-ondes 1. Ainsi, ces modifications du milieu hôte peuvent être utilisées
pour produire des lentilles pour tous les spectres électromagnétiques à surfaces planes, ou volumes
3D ne présentant pas les aberrations des lentilles sphériques traditionnelles ou présentant un gradient
de réfraction avec des variations sphériques, axiales ou radiales [1, 2]. Ce gradient de réfraction
peut être réalisé dans un milieu homogène ou inhomogène en utilisant des méthodes soustractives
ou additives comme technique de contrôle de la porosité du matériau. La porosité, ou fraction de
vide, est une méthode technologique de contrôle de la permittivité permettant de mesurer le vide
comme méthode soustractive en réduisant le milieu hôte ou en utilisant un ratio du remplissage de
matériau comme méthode additive, qui peut avoir un pourcentage entre 0 % et 100 %, pour réaliser
la plate-forme finale [3].
Les structures poreuses intégrées dans le cadre homogène ont des intérêts scientifiques et trouvent
leur utilité dans la conception de lentilles GRIN en raison de leur capacité à atteindre la
permittivité virtuelle voulue dans la masse du matériau. Sans surprise, le contrôle de la permittivité
virtuelle traditionnelle avec des matériaux poreux impliquant des diélectriques en réduisant la
densité (taux de remplissage) des trous sphériques ou cylindriques était déjà prouvée dans les années
1950 de même que toutes les techniques avec l’ordre de conception de haute liberté qui pourrait
être produit avec un processus de fabrication additif [4]. Malheureusement, ces résultats n’ont pas
reçu beaucoup d’attention aujourd’hui malgré l’analyse très intéressante et précise. Dans les années
1950, la première analyse visant à contrôler la permittivité virtuelle, en utilisant un tableau de
cellules sphériques et cylindriques dans le Téflon et le polystyrène, a été étudiée et prouvée avec des
expressions mathématiques [5, 4]. Sur la base des analyses de pores cylindriques, pour un rapport
longueur-diamètre élevé, le contrôle de la permittivité est directement lié à l’orientation des champs
électriques et des axes de pores cylindriques. En utilisant ces méthodes de porosité, le contrôle de la
permittivité dans les plages comprises entre 1,1 et la permittivité du milieu hôte peut être obtenu.
Pour élargir cette gamme, des matériaux liquides à cellules poreuses tels que le mélange acétonitrile/
benzène peuvent être utilisés pour remplir et augmenter la permittivité relative du milieu hôte
jusqu’à   = 37.
Dans cette thèse, nous avons introduit des concepts innovants et optimisés dans le cadre des
communications mmWave, à savoir antennes optiques non magnétiques à gradient de réfraction. Les
deux idées sont destinées à améliorer les technologies de fabrication actuelles pour les dispositifs
GRIN dans le spectre mmWave: la lentille Lüneburg et les plaques zonales de Fresnel (FZP) dans le
cadre homogène. D’une part, la porosité du matériau peut être utile pour simplifier la conception de
permittivité virtuelle, non seulement dans les étapes de mise en oeuvre et de mesure, mais aussi pour
activer des cellules potentielles avec de nouvelles propriétés à large bande et des schémas simplifiés de de contrôle de la permittivité basées sur la porosité du matériau peuvent également faciliter le
développement de nouvelles techniques de conception de dispositifs GRIN pour les applications de
lentilles. En fait, l’introduction de la théorie des matériaux basée sur le traitement de la porosité est
l’une des méthodes les plus encourageantes pour contrôler la permittivité intrinsèque du matériau.
En conclusion, en ce qui concerne la vaste gamme d’applications du contrôle de la permittivité
avec des structures poreuses, nous pouvons prévoir plusieurs cas d’utilisations passionnantes
pour le design gradué du support dans les objets planaires ou 3D. En raison de la vaste collection
d’utilisation, ce concept proposé utilise des dispositifs d’impression 3D (certains d’entre eux ont été
confirmés expérimentalement dans cette thèse), et le projet présenté peut motiver le développement
d’une forme innovante de dispositif de lentilles plus efficaces sous forme d’antenne dans les domaines
de la communication mmWave. Les avantages de cette conception de la permittivité virtuelle en
utilisant des approches homogènes diélectriques ou métalliques complètes comprennent: (i) une
simplification notable des configurations graduées actuellement requises et basées sur l’approche de
changement de matériau pour obtenir la variété équivalente de fonctionnalités; (ii) la possibilité
de réaliser des dispositifs GRIN tout optique pour des applications de conception d’antennes de
lentilles, avec développement de plages d’impression de mm à nm à atteindre, jusqu’à présent, grâce
à une technologie de fabrication additive largement utilisée de nos jours; et (iii) le reste significatif
des difficultés pratiques antérieures de conception de milieu GRIN dans les procédés de fabrication
des dispositifs de lentilles est résolu. Tous les schémas proposés apparaissent comme des solutions
stables et fiables pour des conceptions de lentilles GRIN efficaces pour des applications pratiques, et
ils peuvent également être entièrement intégrés dans l’industrie pour une fabrication à court terme.
Dans l’ensemble, nous nous attendons à ce que le résultat de notre approche de conception poreuse
pour la conception d’antennes à lentilles ait un effet scientifique et économique nettement pertinent
dans des domaines aussi divers telque la communication mmWave et les applications de focalisation
des ondes.

The symbols and special characters used in the original abstract could not be transcribed due
to technical problems. Please use the PDF version to read the abstract.Gradient refractive index (GRIN) structure is an optical result generated by a progressive variation
of the refractive index of a host medium to improve the design of new microwave devices 1. So these
host medium modifications can be used to produce lenses for all electromagnetic spectrums with
flat surfaces, or 3D volumes that do not have the aberrations of traditional spherical lenses or may
have a refraction gradient with a spherical, axial or radial variations [1, 2]. This refraction gradient
can be realized in a homogeneous or inhomogeneous medium using subtractive or additive methods
as a material porosity control technique. Porosity, or void fraction, is a technological method to
permittivity control a measure of the void as a subtractive method by reducing the host medium
or using a ratio of the material filling as an additive method, which can have a percentage between
0% and 100%, to realize the final platform [3].
Porous structures embedded in the homogeneous framework are of scientific and GRIN lens
design interests because of their ability to achieve intended virtual permittivity throughout the
bulk of the material. Not surprisingly, traditional virtual permittivity control with porous materials
involving dielectrics by reducing a density (filling ratio) of spherical or cylindrical holes was already
demonstrated in the 1950s along with all the techniques with the high freedom design order that
could be produced with an additive manufacturing process [4]. Unfortunately, these results have not
been given much attention today despite the very interesting and accurate analysis. In the 1950s,
the first analysis to control virtual permittivity using an array of spherical and cylindrical cells in
Teflon and polystyrene was investigated and proven with mathematical expressions [5, 4]. Based
on cylindrical pore analyses, for high length-to-diameter ratio, the control of permittivity is related
directly to the orientation of electric fields and cylindrical pore axes. By using these porosity
methods, the permittivity control in the ranges between 1.1 up to host medium permittivity is
obtainable. To expand this range, porous cells liquid materials such as acetonitrile/benzene mixture
can be used to fill and increase relative permittivity of host medium up to   = 37.
In this thesis, we have introduced novel and optimized concepts in the frame of mmWave communications, namely nonmagnetic (n = p-μ, μ = 1) gradient refractive index (_n) lens antennas.
The two ideas are intended for improving current manufacturing technologies for GRIN devices in
the mmWave spectrum: the Lüneburg lens and Fresnel zone plates (FZPs) in the homogeneous
framework. On the one hand, material porosity can be useful to simplify virtual permittivity design,
not only in the implementation and measurement steps but also to potentially enable new and
broadband properties cells with simplified schemes for impairment compensation in the mmWave,
and sub-mmWave spectrums. On the other hand, permittivity control techniques based on material
porosity can also facilitate the development of new GRIN device design techniques for lens
applications. In fact, the introduction of material theory based on material porosity processing is
considered to be one of the most encouraging methods to control the intrinsic permittivity of the
material. As a collective conclusion, regarding the extensive range of applications of permittivity control
with porous structures, we can foresee the vast amount of exciting uses for the graded medium
design in planar or 3D objects. Due to the extensive collection of utilization, this proposed concept
uses 3D printing devices that can be employed (some of them have been experimentally confirmed
in this thesis), and the presented project may motivate the development of an innovative form of
lens devices, more efficient lens devices as an antenna in the areas of mmWave communication.
Advantages of these virtual permittivity design using full dielectric or full metal homogeneous
approaches include (i) a notable simplification of the currently required graded setups based on
material change approach to achieve the equivalent variety of functionalities; (ii) the possibility of
realizing all-optical GRIN devices for lens antenna design applications, with development from mm
to nm printing ranges to be achieved, so far, through additive manufacturing technology widely used
nowadays; and (iii) the significant rest of previous GRIN medium design practical difficulties in the
lens devices manufacturing processes is solved. All the suggested schemes appear as stable and
dependable solutions for efficiently GRIN lens designs of practical applications, and they may also
be entirely placed in the industry for short-term fabrication. Overall, we expect that the contributed
investigation outcome of our porous design approach for the lens antenna design will have a markedly
relevant scientific and economic effect in such diverse areas as mmWave communication and wave
focus applications.


identifier: Chen, Jiaxin  (2018). Production de biodiesel à partir d'huiles microbiennes accumulées dans Trichosporon oleaginosus ATCC 20905 cultivées dans un mélange de glycérol brut et des boues d'épuration.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 382 p.

type:
Thèse
Non évalué par les pairs

subject:
biodiesel
Trichosporon oleaginosus
glycerol
boues d'épuration
biotechnologies

abstract:
En tant qu'énergie propre et renouvelable, le biodiesel est une alternative prometteuse au diesel. Au cours des dernières décennies, la production de biodiesel augmente rapidement. De nos jours, la production de biodiesel est limitée aux matières premières (huiles végétales et graisses animales). Afin d'augmenter la production de biodiesel, des matières premières alternatives sont nécessaires.
La plupart des micro-organismes peuvent stocker des huiles microbiennes (lipides mono-cellulaires) dans les cellules sous forme d'énergie. Certains micro-organismes ont la capacité d'accumuler une très forte teneur en lipides (masse lipidique/masse sèche) et les lipides sont similaires aux huiles végétales. Les chercheurs accordent une grande attention à la production de biodiesel à partir de lipides. Cependant, la production de biodiesel à partir de lipides n'est pas économiquement viable en raison du coût élevé du substrat, de la faible production de lipides, ce qui limite le processus de production de lipides à grande échelle. De plus, la corrélation entre l'utilisation de substrats, la production de biomasse et la production de lipides n'est toujours pas clairement mise en évidence.
Dans cette étude, des boues d'épuration et du glycérol brut à faible coût ont été étudiés pour la production de lipides à l'aide de la levure oléagineuse Trichosporon oleaginosus. Le glycérol brut utilisé dans cette étude contenait une teneur élevée en savon (26,80% p/p) mais une faible teneur en glycérol (15,05% p/p), qui était différente des recherches rapportées dans les littératures. Afin de bien comprendre la possibilité d'utiliser ce glycérol brut pour la production de lipides, les expériences ont d'abord été menées dans un milieu synthétique de glycérol brut. Après l'amélioration et le développement des méthodes de production de lipides dans le glycérol brut, des boues d'épuration ont été utilisées (comme milieu de culture) pour remplacer le milieu synthétique. Des expériences ont été conduites dans des boues d'épuration enrichies avec du glycérol brut. Les résultats obtenus à partir des boues d’épuration enrichies avec du glycérol brut ont ensuite été utilisés pour l'étude de l'équilibre énergétique, l'émission de gaz à effet de serre et l'estimation des coûts pour évaluer la faisabilité de la pratique industrielle de la production du biodiesel à partir des lipides en utilisant les méthodes développées dans cette étude.
Dans le milieu synthétique de glycérol brut, le rapport C/N optimal, qui était le paramètre le plus important pour la production des teneurs élevées en lipides, a été étudié. Le rapport C/N 45 a été trouvé optimal pour la production de lipides en utilisant T. Oleaginosus, cependant, le rapport C/N 30 montrait une production de lipides comparable. Après l'étude du rapport C/N, l'étude cinétique a été réalisée. Contrairement aux recherches précédentes, la concentration en azote a été jugée critique pour la production élevée et rapide de biomasse, une fermentation «Fed-batch», qui était basée sur l'étude cinétique, a ensuite été effectuée. Une production élevée de biomasse de 43,82 g/L et une production élevée de lipides de 21,87 g/L avec une très forte productivité lipidique de 0,42 g/L/h ont été obtenues lors de la fermentation fed-batch.
Le méthanol, qui était le composant principal du glycérol brut, était fatal (à forte concentration) à la croissance cellulaire de la plupart des micro-organismes. La tolérance au méthanol était différente entre les espèces de micro-organismes. T. oleaginosus avait une tolérance au méthanol plus élevée que les contaminants (principalement des bactéries). Ainsi, la concentration de méthanol a été ajustée pour la production des lipides en utilisant T. oleaginosus dans des conditions non stériles. À la concentration de méthanol de 1,4% p/v, la croissance des contaminants a été inhibée et la croissance de T. oleaginosus n'a pas été fortement affectée. La production de lipides à l'aide de T. oleaginosus pouvait être réalisée dans des conditions non stériles avec l'aide d'une concentration de méthanol de 1,4% p/v. Une fermentation discontinue dans des conditions non stériles a été réalisée. Une production de biomasse de 43,39 g/L et une production de lipides de 20,42 g/L ont été obtenues, lesquelles concentrations étaient légèrement inférieures à celles obtenues dans la fermentation stérile.
Le savon était le composant secondaire dans le glycérol brut. Il a été constaté que le pH, qui déterminait la concentration de savon dans le milieu, était le paramètre le plus important. Bien que pH 7 ait été optimal pour la croissance de T. oleaginosus dans le milieu YPD, la concentration élevée de savon à pH 7 a inhibé significativement la croissance de T. oleaginosus lorsque du glycérol brut a été utilisé comme milieu de fermentation. pH 5 a été trouvé suffisant pour convertir le savon en acide gras libre afin d'éviter l'inhibition du savon. Une fermentation discontinue basée sur le contrôle du pH, qui pourrait être auto-contrôlée, a été réalisée. La production de biomasse et la production de lipides étaient de 65,63 g/L et de 35,79 g/L, respectivement.
Basé sur la loi de la conservation de l'énergie, l'énergie était constante dans un système isolé. Chaque cellule oléagineuse de T. oleaginosus peut être considérée comme un système isolé. Par la suite, un nouveau modèle thermodynamique de production de lipides utilisant T. oleaginosus a été établi. Une nouvelle équation mathématique a été établie, qui était absolument différente du modèle actuel de Lueding-Piret. La corrélation entre l'utilisation des substrats, la production de biomasse et la production de lipides a été redéfinie.
Les méthodes et les stratégies, qui ont été réalisées dans le milieu synthétique de glycérol brut, ont ensuite été introduites dans un mélange de la boue avec de glycérol brut. Les résultats ont montré que toutes les méthodes développées dans le milieu de glycérol brut pourraient être parfaitement appliquées dans le mélange de la boue avec de glycérol brut.
Le bilan énergétique, les émissions de gaz à effet de serre et l'estimation des coûts ont été étudiés pour évaluer la faisabilité de la production de biodiesel à partir de lipides accumulés par T. oleaginosus cultivé dans le milieu composé de boues et de glycérol brut.
L'étude a montré que la production de biodiesel à partir de lipides accumulés par T. oleaginous dans le milieu composé de boues et de glycérol brut était faisable et applicable pour des opérations industrielles.

As a clean and renewable energy, biodiesel is a promising alternative to diesel. In the last decades, biodiesel production grows rapidly. Nowadays, the biodiesel production is limited to the available feedstocks (vegetable oils and animal fats). In order to increase the biodiesel production, additional and abundant feedstocks are necessary for biodiesel production.
Most of the microorganisms can store microbial oils (also recognized as single cell oils or lipids) in the cells as energy. Some microorganisms have the ability to accumulate very high lipid content (lipid/dry cell mass) and the lipids are found similar to vegetable oils. Researchers pay great attention to produce biodiesel from lipids. However, biodiesel production from lipids is still not economically feasible due to high substrate cost, low lipid production, complicating lipid production and extraction process. In addition, the correlation of substrate utilization, biomass production and lipid production is still unclear.
In this study, free cost sewage sludge and low-cost crude glycerol were investigated for lipid production using oleaginous yeast Trichosporon oleaginosus. The crude glycerol used in this study contained high soap content but low glycerol content which was quite different from previous researches done in our lab and reported by others. In order to fully understand the possibility of using this special crude glycerol for lipid production, the experiments were firstly conducted in crude glycerol synthetic medium. After amelioration and development of the lipid production methods in the crude glycerol, sewage sludge was employed to replace the synthetic medium and experiments were conducted in sewage sludge fortified with crude glycerol medium. The results obtained from the culture medium containing sludge and crude glycerol were then used for energy balance, greenhouse gas emission and cost estimation to evaluate the feasibility of industrial practice for the lipid production using the methods developed in this study.
In the crude glycerol synthetic medium, the optimal C/N ratio for lipid production was investigated because C/N ratio was the most important parameter for high lipid production. It was found that the C/N ratio of 45 was optimal for lipid production using T. oleaginosus, however, the C/N ratio of 30 showed the comparable lipid production. The results confirmed that low nitrogen content in the culture media favors the accumulation of lipid in T. oleaginosus. Following the C/N ratio investigation, the kinetic study was performed. Different from the previous researches, the nitrogen concentration was found critical for the high and fast biomass production in this study. A fed-batch fermentation was then developed based on the kinetic study, high biomass production of 43.82 g/L and high lipid production of 21.87 g/L with a very high lipid productivity of 0.42 g/L/h were simultaneously achieved in 52 hours of fed-batch fermentation.
Methanol, which was the primary component of crude glycerol, was found fatal to the cell growth of most of the microorganisms at a high concentration. The tolerance toward methanol was different among microorganisms. T. oleaginosus had a higher methanol tolerance than the contaminants (mainly bacteria in sludge). Thus, methanol concentration was manipulated to produce lipid using T. oleaginosus in non-sterile conditions. At methanol concentration of 1.4% (w/v), the growth of the contaminants was inhibited and the growth of T. oleaginosus was not highly affected. It was approved that lipid production using T. oleaginosus could be accomplished in non-sterile conditions with the assistance of methanol concentration at 1.4% (w/v). The fed-bath fermentation in non-sterile conditions was performed. Biomass production of 43.39 g/L and lipid production of 20.42 g/L were obtained within 60 hours of the fermentation which were slightly less than those from the sterile fed-batch fermentation.
Soap was the secondary component in the crude glycerol. It was found that pH, which determined the soap concentration in the medium, was the most important parameter for high lipid production. Even though pH 7 was optimal for the growth of T. oleaginosus in yeast- peptone -dextrose (YPD) medium; the high soap concentration at pH 7 significantly inhibited the growth of T. oleaginosus when crude glycerol was used as fermentation medium. Therefore, pH 5 was found necessary to convert soap to free fatty acid (FFA) in order to avoid the soap inhibition. A fed-batch fermentation based on pH, which could be auto-controlled, was designed. The biomass production and lipid production were 65.63 g/L and 35.79 g/L, respectively, from the pH based fed-batch fermentation.
Based on the law of conservation of energy, the energy was constant, which could only be transformed but neither be generated nor be destroyed, in an isolated system. Accordingly, each oleaginous cell of T. oleaginosus was considered as an isolated system. Thus, the energy in the cell should maintain constantly. Thereafter, a new thermodynamic model of lipid production using T. oleaginosus was established. The new mathematic equation was absolutely different from the current Luedking–Piret model. The correlation of substrate utilization, biomass production and lipid production was redefined.
The methods and strategies for high lipid production with the less operational process, which were done in crude glycerol synthetic medium, were then introduced into the sludge fortified with crude glycerol medium. The results showed that all the methods developed in crude glycerol medium had very good applicability in sludge fortified with crude glycerol medium.
Energy balance, greenhouse gas emissions, and cost estimation were studied to evaluate the feasibility of biodiesel production from lipid accumulated by T. oleaginosus cultivated in sludge with crude glycerol medium.
The study showed that biodiesel production from lipid accumulated by T. oleaginosus in sludge and crude glycerol medium was feasible for industrial practice.


identifier: Huchet, François  (2018). Caractérisation hydrogéologique et modélisation du système d’écoulement au-dessus de champs gaziers, sous-bassin de Moncton, sud du Nouveau-Brunswick.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 556 p.

format: application/pdf application/rar

subject:
gaz de shale
conductivité hydraulique
aquifère
piézométrie
confinement
recharge
vulnérabilité
modélisation
temps de résidence
Nouveau-Brunswick
shale gas
hydraulic conductivity
aquifer
piezometric surface
confining conditions
vulnerability
numerical modeling
residence time
New Brunswick

abstract:
Les récentes avancées techniques développées par l’industrie gazière ont rendu accessible la
production de gaz naturel à partir de réservoirs non conventionnels. Au sud du Nouveau-
Brunswick, du gaz est extrait depuis 2003 dans le champ McCully à partir d’unités sédimentaires
peu perméables du sous-bassin de Moncton. Face aux risques environnementaux générés par
ces activités, les inquiétudes de la population ont entraîné l’application d’un moratoire interdisant
la fracturation hydraulique dans la province depuis juin 2015.
Les travaux documentés dans ce mémoire de maîtrise ont été réalisés dans le cadre d’un projet
mené par la Commission géologique du Canada (CGC) visant à évaluer la vulnérabilité de
l’aquifère superficiel face aux opérations gazières profondes dans le sous-bassin de Moncton.
Afin de déterminer les conditions hydrogéologiques de ce territoire de 1 417 km², l’étude a
nécessité l’acquisition de données de terrain entre 2016 et 2018. Les travaux de caractérisation
spécifiquement réalisés dans le cadre du présent mémoire avaient pour but d’interpréter les
conditions hydrogéologiques de la région d’étude en fonction des données existantes et des
nouvelles données acquises dans le cadre du projet de la CGC. Pour ce faire, les données
disponibles ont été interprétées, des cartes hydrogéologiques ont été produites et un modèle
numérique d’écoulement de l’eau souterraine a été développé. La compréhension du système
d’écoulement avait notamment pour but de contribuer à l’évaluation de la vulnérabilité de
l’aquifère superficiel par rapport aux activités pétrolières profondes.
Les travaux réalisés dans le cadre de cette maîtrise montrent que les deux bassins de la région
d’étude sont caractérisés par 1) une piézométrie contrôlée par la topographie, 2) des dépôts
superficiels généralement peu épais et perméables favorisant la recharge de la nappe, 3) un
aquifère rocheux à nappe libre, très fracturé en sous-surface et relativement vulnérable à une
contamination provenant de la surface, et 4) une recharge moyenne de 300 mm/an. Les données
existantes et acquises, ainsi que le modèle numérique 2D, indiquent que la zone active
d’écoulement de l’eau souterraine est peu profonde et essentiellement concentrée dans les 50 à
100 premiers mètres sous la surface. Aucune évidence de lien hydraulique entre les formations
géologiques profondes où se fait la production d’hydrocarbures et l’aquifère de surface n’a été
trouvée. Toutefois, la région modélisée n’inclut aucune zone de failles.

 Recent technological developments made by the oil and gas industry have allowed natural gas
extraction from unconventional reservoirs. Natural gas has been extracted in southern New
Brunswick in the McCully gas field since 2003 from low permeability sedimentary units of the
Moncton sub-basin. In view of the environmental risks related to these activities, concerns voiced
by the local population led to a moratorium banning hydraulic fracturing in the province in June
2015.
The work documented in the present M.Sc. thesis was carried out as part of a larger project led
by Geological Survey of Canada (GSC) aiming to assess the shallow aquifer vulnerability to deep
gas extraction in the Moncton sub-basin. Fieldwork was conducted between 2016 and 2018 to
collect data in order to define hydrogeological conditions of this 1 417 km² area. The
characterization work carried out as part of this M.Sc. research aimed to interpret hydrogeological
conditions in the study area based on existing data, as well as the new data acquired through the
GSC project. To this end, available data were interpreted, hydrogeological maps were produced
and a numerical groundwater flow model was developed. The understanding of the flow system
aimed to contribute to the assessment of the aquifer vulnerability to deep hydrocarbon operations.
The work carried out as part of this M.Sc. research shows that the two watersheds in the study
area are characterized by 1) a topography-driven groundwater flow system, 2) thin, permeable
surficial deposits favoring aquifer recharge, 3) an unconfined rock aquifer, which is highly
fractured in its upper part, and is therefore relatively vulnerable to surface contamination that
would potentially be released at the surface and 4) an average recharge of 300 mm/year. Existing
and acquired data, as well as the 2D numerical model, indicate that the active groundwater flow
zone is relatively shallow, being essentially concentrated in the upper 50 to 100 meters below the
ground surface. No evidence of hydraulic link between deep geological formations where
hydrocarbons are extracted and shallow groundwater was found. However, the selected modeled
region does not include any fault zone.


identifier: Oueslati, Fakher  (2014). Un algorithme d’adaptation dynamique de débit pour les communications vidéo interactives sur internet.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en télécommunications, 117 p.

subject: communication vidéo interactive

subject: contrôle de congestion

subject: adaptation de débit

subject: estimation de la bande passante disponible

subject: correction d’erreur sans voie de retour

subject: interactive video communication

subject: congestion control

subject: rate adaptation

subject: available bandwidth

subject: estimation

subject: forward error correction

abstract:
Ces dernières années, l’utilisation des services de communication vidéo interactive sur Internet a connu
une augmentation très importante. À ce jour, ces services ne peuvent pas garantir une bonne qualité à tout
moment à cause de la variation de la disponibilité des ressources du réseau Internet.
Pour résoudre ce problème et pour améliorer la qualité de ces services, nous proposons dans ce mémoire
un algorithme d’adaptation dynamique du débit vidéo aux conditions du réseau. Cet algorithme envoie des
paquets Forward Error Correction (FEC) redondants en parallèle avec le trafic vidéo afin d’estimer la bande
passante disponible. Lorsqu’il y a assez de bande passante, notre algorithme remplace les paquets FEC par
des paquets vidéo utiles afin d’améliorer la qualité offerte. Le trafic FEC est utilisé aussi pour augmenter la
robustesse du flux vidéo et pour le protéger contrer les flux concurrents.
Dans la phase d’évaluation, nous avons développé une application Web de communication vidéo interactive
en utilisant l’API WebRTC qui utilise notre algorithme pour adapter le débit de la vidéo émis aux
conditions du réseau. Nous l’avons ensuite testée en utilisant plusieurs bancs de test, chacun d’eux émulant
une situation spécifique qui peut se produire dans le réseau Internet. Notre algorithme a satisfait la majorité
des tests. En effet, les résultats obtenus ont montré son efficacité à s’adapter rapidement aux conditions du
réseau et son rôle dans l’amélioration de la QoE perçue par l’usager.

In the recent past, the use of interactive video communication services on the internet has increased rapidly.
However, to this day, the different applications that are offering such services are not able to guarantee
a good quality at all times due to the continuous change in the availability of Internet resources.
To resolve this problem, we propose in this master’s thesis a dynamic rate adaptation algorithm for
interactive video communication services. This algorithm adapts the video bitrate to network conditions.
It sends Forward Error Correction redundant packets to probe for available bandwidth. If there is enough
available bandwidth, it replaces these FEC packets with video packets to increase the quality of the sent
video. The FEC packets are also used to increase the robustness of the video stream against packet loss that
is caused by competing traffic.
In the evaluation phase, we have developed aWeb application for interactive video communication using
the WebRTC API, in which we implemented our algorithm. This application is then executed in several test
beds, each one of them emulates a specific condition that could occur on the Internet. The results show that
our algorithm achieves very good performance : It adapts rapidly the video bitrate to network conditions and
preserves the quality of the communication.


identifier: Andreetta, Valérie  (2018). Le projet : créateur de liens? Analyse du lien entre les acteurs du social et du spatial dans quatre projets de politique familiale municipale au Québec  Mémoire.  Genève, Université de Genève, Maîtrise en développement territorial, 137 p.

subject:
Québec
Action publique de proximité
Politique familiale
Projet
Acteur
liens
Stratégies
Relations de pouvoir
Coalition
Vision
Social
Spatial
Famille
Mobilité
Ville de la proximité
Quebec
Public action of proximity
Family policy
Project
Actor
Connecion
Strategies
Power
relations
Coalition
Vision
Spatial
Family
Mobility
City of proximity

abstract:
Face à une complexification des styles de vie et une augmentation des besoins individuels, il est
de plus en plus difficile pour les collectivités locales de répondre aux besoins de la population.
Dans un tel contexte, le projet issu du modèle de l’entreprise, en intégrant de nouveaux acteurs
dans le processus de décisions est vu comme une solution originale pour les municipalités
permettant d’agir directement dans le milieu de vie des individus.
Nous questionnons dans cet essai la capacité du projet à réunir deux types d’acteurs qui se
rencontrent peu : les acteurs du social et du spatial. Nous nous penchons sur leur capacité à
développer des actions facilitant la mobilité des familles dans le cadre de politiques sociales de
proximité, développées par les municipalités.
L’orientation d’un projet n’est pas stable, elle se recompose et se redéfinit en permanence en
fonction du contexte, des acteurs et de leur prise de position. De ce fait, nous avons favorisé une
analyse transversale entre quatre municipalités et nous avons questionné l’intégration du projet
dans l’administration municipale d’une part, et d’autre part, l’intégration de l’acteur dans le
projet.
Le projet mis en place dans une municipalité se superpose à l’organisation administrative. Face
au fonctionnement hiérarchique de la municipalité, la transversalité est mise à mal. Cependant,
l’acteur de nature « ruseur » n’est pas pour autant dépourvu d’initiatives personnelles.

 Faced with a complexification of lifestyles and an increase in individual needs, it is really
difficult for local communities to meet the needs of the population. In such a context, the project
resulting from the business model, by integrating new actors into the decision-making process, is
seen as an original solution for municipalities allowing them to act directly in the living
environment of individuals.
In this essay, we question the project's ability to bring together two types of actors that do not
collaborate so much: the social and spatial actors. We focus on their ability to develop actions
facilitating family mobility within the framework of local social policies, developed by the
municipalities.
The orientation of a project is not stable, it recomposes and redefines itself permanently
according to the context, the actors and their position. As a result, we favored a cross-sectional
analysis between four municipalities and questioned the integration of the project into the
municipal administration on the one hand, and the integration of the actor into the project on the
other.
The project implemented in a municipality is superimposed on the administrative organization.
Faced with the hierarchical functioning of the municipality, transversality is undermined.
However, the actor is not without personal initiatives.


identifier: Carpentier-Laberge, David  (2018). Les nouveaux métiers à vélo : motivations, organisation du travail et risques encourus  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en études urbaines, 119 p.

subject:
Cycliste
risques
accidents
développement durable
organisation du travail
Cyclists
risk
accident
sustainable development
work organization

abstract:
Dans un contexte de ville durable, l’augmentation de la part modale du transport actif représente un fort potentiel de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) et de la congestion routière en ville. Un nombre de plus en plus important de travailleuses et travailleurs utilise le vélo dans le cadre de leurs fonctions. En réponse au peu de littérature au sujet de ces activités, l’objectif principal de cette recherche est de documenter les facteurs de risques associés à l’utilisation du vélo, du point de vue des cyclistes, dans le cadre de l’exercice d’un travail à Montréal (autre que la livraison de courrier à vélo). Quelles sont les motivations qui expliquent l’usage du vélo dans le cadre d’un travail rémunéré, comment s’organise cette industrie et ses travailleuses et travailleurs, et quels sont les risques associés à l’usage du vélo dans le cadre du travail? Vingt entretiens semi-dirigés effectués avec des employées et employés, travailleuses et travailleurs autonomes, ainsi que des employeuses et employeurs ont permis de répondre à ce questionnement. Jumelés à un exercice de cartographie, ces entretiens ont révélé que les individus sont fréquemment soumis à des situations à risques, principalement celles et ceux qui pilotent un vélo traditionnel, mais que peu d’accidents ont lieu grâce aux précautions prises par les travailleuses et travailleurs. Par ailleurs, la croissance de cette pratique s’explique entre autres par la présence de nombreux entrepreneuses et entrepreneurs qui ont un souci de l’environnement et du développement local. Cette croissance est toutefois principalement caractérisée par une explosion de l’offre de livraison de nourriture à vélo, telles des entreprises comme UberEats, Foodora et Deliveroo. Un support aux nouvelles initiatives de petites entreprises de développement local, tant au niveau de la sécurité, qu’une aide financière au démarrage de ces projets, permettrait de répondre à de nombreux objectifs de la ville durable.

 In a sustainable development context, the increase of active transportation in the city represents a big opportunity to reduce greenhouse gas emissions and traffic congestion. In the past years, the number of individuals who use their bicycle as a work tool has increased considerably. Only a few articles have been written about the bike courier job, while almost no scientific studies examine those new forms of employment or autonomous work based on bicycle use in an urban environment. The main purpose of this project is to document the risks, from the cyclists point of view, associated with the use of a bicycle in a professional context in Montréal. What are the common and distinctive traits of the work organization of these jobs, the motivation to use this mode of transportation, and security issues associated with the working conditions. Through a qualitative research method, 20 interviews were made with workers and employers to shed light on the varying work environment of these individuals. Joined with a mental mapping exercise, these interviews revealed that workers are frequently exposed to critical situations, mainly workers that ride a traditional bicycle, but that few accidents happens, due to the precautions taken by the workers. The increase in numbers of bicycle workers can be explained by the presence of numerous entrepreneurs with a concern about a sustainable development. This increase is however mostly led by the food delivery industry, with large-scale enterprises such as Foodora, UberEATS and Deliveroo. A support to these initiatives, through improved security measures and economic development programs targeting local development projects, would help achieving many goals of a sustainable city.


identifier: Pearson, Mélanie  (2018). Mieux connaître les attentes et besoins de représentants légaux : projet de mobilisation et de transfert des connaissances au Curateur public du Québec  Essai.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en pratiques de recherche et action publique, 238 p.

subject:
mobilisation
transfert des connaissances
collaboration
représentation légale
solidarités familiales
proches aidants
baby-boomers
agent d’interface
mobilization
knowledge transfer
collaboration
legal representation
family solidarity
caregivers
baby boomers
knowledge broker

abstract:
Le Curateur public du Québec a mis en place à l’automne 2014 une initiative intitulée « Protéger autrement — un projet de dignité humaine » visant l’optimisation des activités de l’organisme, notamment par le renforcement du « virage famille ». Celui-ci visait une plus grande implication des familles dans la protection des personnes inaptes. Suite à une consultation des employés, plusieurs commentaires soulevaient des représentations négatives sur les capacités et les motivations des familles à devenir représentant légal. À partir de ce constat et d’un besoin de connaissances, un projet de stage en mobilisation et de transfert des connaissances a été réalisé à l’automne 2016, afin de fournir des connaissances rigoureuses au personnel du Curateur public sur les capacités, les motivations et les limites des familles à devenir représentant légal. Une analyse de discours de ces commentaires, une recension des écrits sur la représentation légale, les solidarités familiales, les proches aidants et les baby-boomers ont permis de coélaborer neuf fiches synthèses destinées à la direction de la planification, des politiques et de la recherche du Curateur public du Québec ainsi qu’une mise en situation mettant en scène un représentant légal « moyen type » destinée à tout le personnel de l’organisme. Ce projet a permis à la stagiaire d’expérimenter les différentes étapes liées au processus de mobilisation et de transfert des connaissances et de soulever les différents défis qui y sont associés. Elle a joué différents rôles de l’agent d’interface entre la recherche et l’action publique, c’est-à-dire d’animateur et de médiateur.

 In the fall of 2014, the Curateur public du Québec launched an initiative entitled “Protect differently – a project of human dignity” aiming to optimize the organization’s activities especially by strengthening the “family turnaround”. This one targeted a greater implication of the families in the protection of the unfit people. Following a consultation with employees, several comments suggested negative representations about the abilities and motivations of families to become legal representatives. Based on this observation and a need for knowledge, an internship project in mobilization and knowledge transfer was carried out in the fall of 2016, in order to provide rigorous knowledge to the Curateur public’s staff regarding the capacities, the motivations and the limits of families to become legal representatives. A speech analysis of these comments, a review of the writings on legal representation, family solidarities, caregivers and baby boomers helped to co-develop nine fact sheets for the direction of planning, policy and research at the Curateur public du Québec and a scenario involving a “typical” legal representative for all of the organization’s staff. This project allowed the trainee to experience the different stages involved in the process of mobilizing and transferring knowledge and to analyse the various challenges associated with it. She has played different roles as the knowledge broker between research and public action, such as facilitator and mediator.


identifier: Ha, Vu N.  (2016). Radio resource management for high-speed wireless cellular networks.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en télécommunications, 264 p.

subject: Télécommunications

abstract:
The fifth-generation (5G) wireless cellular system, which would be deployed by 2020, is expected
to deliver significantly higher capacity and better network performance compared to
those of the current fourth-generation (4G) system. Specifically, it is predicted that tens
of billions of wireless devices will be connected to the wireless network over next few years,
which results in an exponential explosion of mobile data traffic. Therefore, more advanced
wireless architecture, as well as radical and innovative access technologies, must be proposed
to meet this urgent increasing growth of mobile data and connectivity requirements in the
coming years. Toward this end, two important wireless cellular architectures, namely wireless
heterogeneous networks (HetNets) based on the dense deployment of small cells and the cloud
radio access networks (C-RANs) have been proposed and actively studied by both academic
and industry communities. Besides enabling a lot of advantages in increasing network coverage
as well as end-to-end system throughput, these two novel network architectures have
also raised some novel technical challenges and opened exciting research areas for further
research.
Motivated by the aforementioned technical challenges, the general objective of this Ph.D.
research is to develop efficient radio resource allocation and interference management algorithms
for the future high-speed wireless cellular networks. In particular, we have developed
adaptive resource management techniques that can effectively control both critical interferences
in wireless HetNets and designed innovative access techniques for the C-RAN that efficiently
exploit the radio, cloud computation resources, and fronthaul capacity. Our research
has resulted in four major research contributions, which are presented in four corresponding
main chapters of this dissertation.
First, we consider the joint base station association and power control design for singlecarrier-
based HetNets, which is presented in Chapter 5. In particular, we have developed a
generalized BSA and PC algorithm and proved its convergence if the underlying power update
function satisfies the so-called two-sided-scalable property. In addition, we have proposed an
hybrid power control adaptation algorithm that effectively adjusts key design parameters to
maintain the SINR requirements of all users whenever possible while enhancing the system
throughput.
Second, we study fair resource allocation design with subcarrier assignment and power
control for OFDMA-based HetNets, which is presented in Chapter 6. Specifically, we have
presented a resource allocation formulation for the two-tier macrocell-femtocell network that
aims to maximize the total minimum rate of all femtocell subject to QoS protection constraints
for macrocell users. We have proposed a low-complexity distributed joint subchannel and power allocation algorithm where FBSs can make subchannel allocations for femto user
equipments in the distributed manner.
Third, we design the joint cooperative transmission protocol for the downlink C-RAN,
which is covered in Chapter 7. The considered system captures the fact that fronthaul links
connecting remote radio heads with cloud processing center have limited capacity, which is
translated into the new fronthaul capacity constraint involving a non-convex and discontinuous
function. Then, we propose two low-complexity algorithms, so-called pricing-based
algorithm, and iterative linear-relaxed algorithm, to duel with this difficult problem.
Finally, we consider the resource allocation for virtualized uplink C-RAN in which multiple
OPs are assumed to share the C-RAN infrastructure and resources to serve their users under
the limited fronthaul capacity and cloud computation. The research outcomes of this study
are presented in Chapter 8. In particular, we model the design into the upper-level and lowerlevel
problems. The upper-level problem focuses on slicing the fronthaul capacity and cloud
computing resources for all OPs. Then, the lower-level maximizes the operator’s sum rate
by optimizing users’ transmission rates and quantization bit allocation for the compressed
I/Q baseband signals. Then, a two-stage algorithmic framework is proposed to solve these
problems.
We have developed various efficient resource allocation algorithms for reducing the transmission
power and increasing the end-to-end network throughput for both HetNets and CRANs.
Furthermore, extensive numerical results are presented to gain further insights and to
evaluate the performance of our resource allocation designs. The numerical results confirm
that our proposed protocols can achieve efficient spectrum utilization, power saving, and
significant performance gains compared to existing and fast greedy designs.


identifier: Huh, Jeong Hyun  (2018). Fiber-optics reconfigurable temporal intensity optical pulse shaping using chromatic dispersion: methods and applications.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en télécommunications, 166 p.

subject: optique linéaire

subject: intensité temporelle d'impulsions optiques

subject: OPS

subject: optical pulse shaping

abstract:
Optical pulse shaping methods have been developed over the past decades as a key enabling technology for ultrafast science and technology. These techniques enable precise synthesis and control of the temporal shape of optical pulses with durations down to the femtosecond regime, allowing high-speed processing of optical signals without the need of an optical to electrical converter (OEC), as well as generation of ultrafast arbitrary optical waveforms according to user specifications. The latter is of great interest for a broad range of applications, including ultrafast optical telecommunication and information processing, spectroscopy, nonlinear fiber optics, and high-field physics, among many others. The focus of this thesis is on picosecond pulse shaping, and the methods at the core of the work are mainly based on linear photonics signal processing since this approach provides not only simple configurations but also higher energy efficiency than nonlinear photonics signal processing and superior noise performance.
In a linear optical pulse shaper, arbitrary waveforms are typically synthesized based on a direct Fourier-domain technique, where the spectrum of a short optical pulse is re-shaped according to the Fourier transform of the target temporal waveform. A customized optical filter is used for this purpose, with a linear spectral response that is simply obtained from the relationship between the input optical spectrum and the target. However, the direct Fourier-domain synthesis method has two critical limitations: First, the maximum duration of the generated pulses is limited by the finest frequency resolution of the pulse shaper or filter, typically below ~10 GHz and shorter than 100 ps for the maximum duration. Moreover, the spectral coverage of the output pulse is dictated by the target pulse duration and as such, for synthesis of long temporal waveforms, a large portion of the input pulse spectrum, i.e., its energy, may need to be filtered out. Thus, the energy efficiency of the process is severely reduced for the synthesis of longer pulse durations, an issue that can be of critical importance for many applications, particularly those that exploit nonlinear effects.
The photonic implementation of the spectral filtering stage is another main topic of research. Previously reported photonic signal processors are usually designed to perform a specific function with none or very limited programmability. For general-purpose signal generation and processing, however, a photonic signal processor should be able to perform multiple functions with high reconfigurability. The design concept of the most widely used reconfigurable optical pulse shaper is based on free-space optical processing. In this approach, the spectral components of an incident optical pulse are first decomposed angularly (e.g., by bulk-optics diffraction gratings), focused, and then linearly modulated by spatial amplitude and/or phase masks. By using programmable spatial light modulators (SLMs) or acoustic-optic modulators (AOMs), reconfigurable optical pulse shapers have been successfully demonstrated with resolutions well into the femtosecond range. Central constraints of this approach include the need for an efficient coupling between fiber and free-space optics, and the requirement for multiple spatially-separated modulation points, which translate into a relatively lossy and bulky configuration. In addition, the approach is constrained by the limited update rate of SLMs, typically below the kHz range for liquid-crystal SLMs and a few tens of kHz for acoustic-optic modulators (AOMs).
The main objective of this Thesis is to develop linear optics methods for high-speed reconfigurable temporal intensity optical pulse shaping systems in order to overcome the limitations of conventional approaches and explore innovative applications. Generally, the proposed techniques in this Thesis are based on fiber-optics dispersion-induced frequency-to-time mapping (FTM) combined with spectral amplitude and/or phase modulation of either coherent or incoherent light waves. Dispersion induced FTM is the time-domain analogue of spatial-domain Fraunhofer diffraction in the far-field, where the input signal‟s frequency components are linearly distributed along the time-domain by the mere process of linear chromatic dispersion. In Chapter 2, a novel linear-optics method for reconfigurable optical pulse shaping based on dispersive FTM is proposed for overcoming the above-mentioned critical limitations of the direct Fourier-domain technique. This method can provide a greatly increased flexibility to achieve a desired pulse duration, independently of the frequency resolution of the linear spectral shaping stage, while enabling an optimization of the energy efficiency of the shaping process for any target pulse duration. High-quality parabolic optical pulses with a temporal duration ranging from ~25 ps to ~400 ps are generated using the proposed optical pulse shaping method, and these are utilized for realization of an optically programmable time-lens (an important basic building block for temporal optical signal processing) through nonlinear cross-phase modulation (XPM). In Chapter 3, an all-fiber simple configuration is demonstrated for fully arbitrary (including asymmetric) programmable picosecond optical pulse shaping in the picosecond regime. The method is based on multi-level phase-only filtering, which is programmed directly in the time domain using a single high-speed electro-optic phase modulator. This time-domain optical pulse shaper provides the unique, additional capability of achieving high-speed pulse-shape update rates into the sub-GHz range, and solid potential for integration. Chapter 4 deals with an incoherent light temporal shaping system where the temporal shape of the output waveform is determined by the cross-correlation between the spectrum of a broadband incoherent light and a temporal intensity modulation pattern, exploiting the concept of dispersion-induced time-spectrum convolution. The process is specifically designed and developed for demonstration of a practically relevant application, namely reconfigurable real-time identification of optical spectrum patterns, e.g., for dynamic spectroscopy or related uses. This operation is implemented by simply programming the temporal modulation signal to match the target spectral pattern and, in the proof-of-concept experiments, near-infrared spectral pattern recognition is achieved directly in the optical domain without the need for any further numerical post-processing at an update rate of 650 kHz, over a bandwidth of 1.5 THz with a spectral resolution of ~12 GHz. The conducted research can provide useful guidelines for practical realization of dispersion-based optical pulse shaping technologies as well as contribute to the development of novel fiber-optics photonics signal processors and their numerous applications.


identifier: Tomasino, Alessandro  (2018). Ultra-broadband coherent detection of terahertz pulses via CMOS-compatible solid-state devices.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'énergie et des matériaux, 179 p.

subject: Énergie

abstract:
Dans cette thèse, nous développons et démontrons une nouvelle technique entièrement intégrée ayant pour but de détecter la cohérence des rayons Térahertz (THz), c'est-à-dire des ondes électromagnétiques dont le contenu spectral est compris dans la fenêtre spectrale comprise entre 0.1-10x10¹² Hz. Nous avons appelé cette technique de détection solid-state-biased coherent detection (SSBCD) puisqu'elle est basée sur un état solide et permet d'enregistrer simultanément des informations d'amplitude et de phase d'impulsions THz, même dans le cas de spectres avec ultra-large bande (> 10 THz). En tant que telle, elle peut être potentiellement utilisée dans les systèmes où les impulsions THz servent d’outil de diagnostic ou de supports de signaux, comme dans les domaines de la spectroscopie à résolution temporelle et de l'imagerie, ou encore du traitement du signal. La technique SSBCD est basée sur une plate-forme entièrement compatible avec un processus CMOS. CMOS est une technologie de micro-fabrication couramment utilisée pour la réalisation de circuits électroniques miniaturisés (chips), donc rentables et particulièrement fiables pour la production d'un grand nombre de dispositifs. Par conséquent, son accessibilité rend cette technologie attrayante à la fois pour le public scientifique et industriel. L’avantage principal de la technique présentée ici est la bande passante illimitée dans toute la zone THz (pour une durée d'impulsion laser fixée), permettant ainsi de résoudre tous les problèmes et contraintes de ces solutions THz où l'étape de détection limite principalement les performances du système entier. Après une brève introduction sur la technologie THz et ses différents régimes spectraux, nous passerons en revue toutes les techniques de détection qui ont été récemment démontrées pour obtenir la reconstruction exacte d’états transitoires THz ultra-courts. En particulier, nous nous concentrerons sur les méthodes qui permettent la détection de rayons THz dont les spectres couvrent tout le domaine THz, ou même au-delà (à savoir, le régime de bande ultra-large, c'est-à-dire plus de deux décades). Nous verrons que toutes ces techniques sont essentiellement basées sur les gaz et reposent sur un concept similaire, puisque  les configurations à l'état solide, représentant jusqu'ici la fine pointe du domaine de la détection THz, ne sont pas appropriées dans le régime de bande ultra-large, car elles souffrent d'une réponse en fréquence limitée. Ensuite, nous passerons à la description détaillée de trois approches différentes principalement, en soulignant les avantages ou les inconvénients et les limitations, et en concentrant finalement l'attention sur la technique appelée air-biased coherent detection (ABCD). En effet, nous montrerons que notre approche novatrice résout fondamentalement certaines des questions cruciales de la méthode ABCD, en adoptant des matériaux communs à l'état solide (verres) et des structures intégrées particulières. ABCD exploite la non-linéarité de l'air et fonctionne donc à l'énergie de la sonde optique de l'ordre du microjoule et de la tension de polarisation jusqu'à plusieurs kilovolts. Ceci limite son application à des systèmes laser ultra-rapides amplifiés coûteux et volumineux et à des amplificateurs à haute tension lents, qui limitent les performances de bruit et pourraient impliquer un danger pour la santé. Au contraire, nous montrons comment l'utilisation d'un matériau à l'état solide en tant que moyen non-linéaire permet de réduire considérablement non seulement l'exigence d'énergie optique au niveau des nanojoules, mais aussi la taille de la région d'interaction, par rapport à la technique basée sur l'air. Ceci engendre la possibilité d'effectuer la détection THz dans une structure confinée en utilisant des ordres de grandeur de tensions de polarisation inférieure, comparables à celles couramment utilisées pour les antennes photoconductrices. De tels résultats ouvrent la voie à la réalisation d'un dispositif unique et portable pouvant être piloté par des oscillateurs laser (très bonne stabilité du faisceau) et des amplificateurs basse tension, fonctionnant à des fréquences de modulation et de répétition beaucoup plus élevées, qui se traduira par l’augmentation significative de la gamme dynamique et des rapports signal sur bruit.

In this dissertation, we develop and demonstrate an innovative and fully integrated technique aimed at the coherent detection of terahertz (THz) radiation, i.e., electromagnetic waves whose frequency content conventionally falls in the spectral window ranging between 0.1-10x10¹² Hz. We named such a detection technique solid-state biased coherent detection (SSBCD), since it is based on a solid-state medium and allows simultaneously recording both the amplitude and phase information of ultrashort THz pulses, i.e. featuring ultra-broadband spectra (> 10 THz). As such, our technique can be successfully used in those systems where THz pulses are employed as either diagnostic tool or signal carriers, such as in the areas of time-resolved spectroscopy and imaging or signal processing. SSBCD is based on platform fully compatible with the CMOS process, i.e. a microfabrication technology commonly employed for the realization of miniaturized electronics circuits (chips), thus being cost-effective and particularly reliable for the production of a great number of devices. Hence, its affordability makes it attractive for both a broad scientific and industrial audience. Indeed, the fundamental advantage of the technique presented here is the unlimited operating bandwidth in the whole THz range (allowed via interaction with ultrashort pulse durations), thus potentially addressing many of the issues and constraints of those THz solutions where the detection scheme represents a bottleneck in terms of the entire system frequency response.
Following a brief introduction regarding state-of-the-art of the THz technology and its different spectral regimes of operation, we will mainly review those detection techniques, which have been lately demonstrated to achieve the exact reconstruction of ultrashort THz transients. In particular, we will focus on those methods, which allow the detection of THz radiation, the spectrum of which covers the entire THz domain or even beyond (namely, the ultra-broadband regime). We will see that such particular techniques are essentially gas-based and rely on a similar concept, since the so far available solid-state methods, representing the state-of-the-art in the THz detection area, are not suitable in the ultra-broadband regime, since they suffer a limited frequency response. Then, we will pass to the detailed description of mainly three different approaches, highlighting both advantages and drawbacks or limitations, eventually focusing our attention on the air-biased coherent detection (ABCD) technique. Indeed, we will show that our novel approach essentially overcomes some of the crucial issues of the ABCD method, by adopting particular, yet very common solid-state media (glasses) and plain integrated structures. ABCD exploits the nonlinearity of air and therefore operates at optical probe energies in the order of microjoules and bias voltages as high as several kilovolts. This restricts its application to expensive, bulky amplified ultrafast laser systems, and slow, high voltage amplifiers, which limit the noise performance and imply health hazard (electrical shocks). On the contrary, we show how the employment of CMOS-compatible dielectrics as nonlinear media, allows to dramatically decrease not only the requirement of optical energy to the level of nanojoules but also to greatly shrink down the size of the interaction region between the THz and optical pulses, with respect to the case of air. This results in the possibility to perform the THz detection in a compact structure, by using orders of magnitudes lower bias voltages, comparable to those regularly employed for photoconductive antennas. Such results pave the way to the realization of a unique and portable device that can be potentially driven by laser oscillators (featuring very good beam stability) and low-voltage amplifier, operating at much higher repetition rates and modulation frequencies, which will result in the significant increase of both dynamic range and signal-to-noise ratios.

 Il presente lavoro di tesi presenta e dimostra una tecnica innovativa e completamente integrata dedita alla rilevazione coerente di radiazioni a frequenze Terahertz (THz), cioè di onde elettromagnetiche il cui contenuto frequenziale cade convenzionalmente nella finestra spettrale compresa tra 0.1-10x10¹² Hz. Tale tecnica è stata battezzata col nome di solid-state-biased coherent detection (SSBCD), dal momento che essa sfrutta le proprietà di un mezzo a stato solido e consente di ricostruire simultaneamente l’informazione sulla fase e sull’ampiezza degli impulsi THz, anche nel caso in cui quest’ultimi siano dotati di spettri a banda cosiddetta “ultra larga” (> 10 THz). Tale metodo di rivelazione può essere utilizzato con successo in quei sistemi in cui gli impulsi THz vengono comunemente impiegati come strumento diagnostico o come portanti di segnali a banda stretta, per esempio nelle aree della spettroscopia nel dominio temporale e nell’elaborazione di immagini o segnali, rispettivamente. La tecnica SSBCD si basa su una piattaforma completamente compatibile con il ben noto processo CMOS, cioè una tecnologia di micro fabbricazione comunemente impiegata per la realizzazione di circuiti elettronici miniaturizzati (chips), essendo quindi economicamente conveniente e particolarmente affidabile per la produzione di un gran numero di dispositivi per singolo processo produttivo. Queste caratteristiche rendono il metodo SSBCD particolarmente attraente per un ampio pubblico sia strettamente accademico sia industriale. Infatti, il suo principale vantaggio è rappresentato da una risposta spettrale estremamente larga, così da coprire l’intera gamma del dominio THz (qualora la durata temporale dell’impulso ottico lo consenta), permettendo potenzialmente di risolvere gran parte dei problemi e dei limiti che caratterizzano le attuali tecniche di rivelazioni, le quali rappresentano invece il collo di bottiglia di molti sistemi che operano a frequenze THz.
Di seguito, dopo una breve panoramica sulla tecnologia THz ed i diversi regimi spettrali di funzionamento, esamineremo le principali tecniche di rilevazione, che sono state recentemente dimostrate per ricostruire nel modo più fedele possibile impulsi THz ultra corti. In particolare, ci concentreremo su quei metodi che consentono di ricostruire la forma di impulsi i cui spettri coprono l'intero dominio THz e anche oltre (vale a dire, il regime ultra-broadband). Vedremo che tutte queste tecniche sono essenzialmente basate sull’impiego di gas, sfruttando sostanzialmente lo stesso fenomeno fisico, dal momento che le configurazioni basate sui materiali a stato solido e che rappresentano lo stato dell'arte nell'area della rivelazione THz, non sono adatte per operare nel regime ultra-broadband, essendo caratterizzate da una limitata risposta in frequenza. Pertanto, passeremo alla descrizione in dettaglio di tre approcci diversi, evidenziandone vantaggi e inconvenienti, concentrando infine l’attenzione su un metodo di rivelazione detto air-biased coherent detection (ABCD). In effetti, mostreremo che il nostro nuovo approccio supera essenzialmente alcune problematiche cruciali della tecnica ABCD, grazie all’utilizzo di materiali alquanto usuali (essenzialmente dei vetri) e un’unica semplice struttura integrata. Infatti, il meccanismo intrinseco nell’ABCD sfrutta la non linearità dell’aria, richiedendo perciò energie ottiche dell'ordine dei microjoule e tensioni di polarizzazione pari a diversi kilovolt. Ciò restringe la sua applicazione da un lato a sistemi laser amplificati, che sono costosi e voluminosi, e dall’altro ad amplificatori ad alta tensione, che funzionano a basse frequenze di modulazione (onde quadre), limitando le prestazioni in termini di rumore, nonché comportando rischi per la sicurezza dell’operatore. Al contrario, mostreremo come il metodo SSBCD consente di ridurre drasticamente non solo il fabbisogno di potenza ottica al livello dei nanojoule, ma anche le dimensioni fisiche della regione di interazione fra impulsi THz ed ottici, rispetto al caso dell’ABCD, permettendo così l’utilizzo di livelli di tensione di polarizzazione paragonabili a quelli utilizzati regolarmente per le antenne fotoconduttrici. Tali risultati spianano la strada alla realizzazione di un dispositivo unico e portatile che può essere potenzialmente pilotato da oscillatori laser (che generano fasci laser di migliore stabilità ma a ben più basse energie) e amplificatori a bassa tensione, operanti a frequenze di modulazione molto più elevate, portando così ad un significativo aumento della dinamica dei segnali rivelati e dei loro rapporti segnale-rumore.


identifier: Latapie, Romain  (2018). Suivi en temps réel de l’aléa inondation par cameras de surveillance : estimation du niveau de l’eau.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 155 p.

subject:
hydrologie
suivis et contrôles

abstract:
Les inondations constituent l’un des risques naturels les plus fréquents. Une inondation
historique survenue au Québec s’est produite aux abords de la rivière Richelieu entre avril et
juin 2011. Suite aux dommages et aux frais occasionnés par cet épisode, l’INRS s’est engagé
avec la ville de Saint-Jean-sur-Richelieu afin de la doter d’un système de Gestion et d’Analyse
du Risque d’Inondation (GARI) : le niveau d’eau constitue une donnée essentielle pour
l’évaluation de l’ampleur d’une inondation en temps réel. Ce travail de recherche a pour objectif
de détecter automatiquement la ligne d’eau sur des images acquises par des caméras placées
aux abords de la rivière Richelieu par des méthodes d’analyse d’images et de convertir cette
dernière en niveau d’eau par stéréoscopie (transfert des valeurs en pixels en unité métrique).
Le premier volet de ce travail de recherche s’intéresse à l’extraction automatique de la ligne
d’eau à partir de données acquises par des caméras de surveillance. Afin de répondre à cette
exigence, des séquences d’images de durée déterminée (une minute) ont été enregistrées et
une image moyenne a été calculée pour chaque séquence. L’image moyenne est ensuite
segmentée puis classifiée à l’aide d’une technique supervisée. Pour la première séquence
d’images à traiter, des sites d’entraînement décrivant les parties immergées et libres sont
créées afin d’obtenir deux classes de sortie correspondant aux surfaces d’eau et au reste de
l’image. Une détection de contour permet d’isoler les pixels de la ligne d’eau. Pour les
séquences suivantes, l’algorithme utilise automatiquement la ligne d’eau créée à la séquence
précédente pour définir les sites d’entraînements à la séquence considérée. Le taux de réussite
d’extraction de la ligne d’eau avoisine 90%.
Le second volet consiste à convertir les coordonnées des pixels de la ligne d’eau du système
bidimensionnel image vers un système tridimensionnel dans un référentiel connu. Les
observations par stéréoscopie permettent cette transformation via les procédures d’orientation
intérieure des caméras et d’orientation extérieure des couples stéréoscopiques. Pour le modèle
de caméra considéré, les tests effectués montrent que les erreurs de positionnement
planimétrique de la ligne d’eau sont inférieures au mètre et l’erreur de positionnement
altimétrique (niveau d’eau) est inférieure à 10 cm lorsque le rapport entre la base
stéréoscopique et la distance avec l’objet à modéliser est supérieur à 0.1.

Flooding is one of the most common natural hazards. A historic flood occurred in the vicinity of
the Richelieu River (Province of Quebec, Canada) between April and June 2011. After the
damages and expenses incurred by this episode, INRS and the city of Saint-Jean-sur-Richelieu
decided to create a flood risk management and analysis system : water level is an essential
factor for assessing magnitude of a flood in real time. This research project aims to
automatically detect the water line on images acquired by cameras located near the Richelieu
River with image analysis methods and to convert it to water level by stereoscopy (transfer of
values from pixel unit to metric unit).
The first part of this research work focuses on automatic extraction of water line from data
acquired by surveillance cameras. In order to meet this requirement, fixed-duration (one minute)
image sequences were recorded and an average image was calculated for each sequence.
Average image is then segmented and classified using a supervised technique. For the first
sequence of images to be processed, training sites describing submerged and free portions are
created to obtain two output classes corresponding to water and the rest of the image. Then, a
contour detection is used to determine water line. For the following sequences, the algorithm
automatically uses water line created in the previous sequence to define training sites for the
present sequence. Success rate of water line extraction is around 90%.
Second part consists in converting pixels coordinates of water line known in a two-dimensional
image system to a three-dimensional system in a known reference frame. Stereoscopic
observations allow this transformation via interior and exterior orientations procedures. For the
camera model considered in this project, tests highlight that planimetric positioning errors of the
water line are lower than 1 m and altimetric positioning error (water level) is lower than 10 cm
when the ratio between stereoscopic basis and distance to the object to be modeled is higher
than 0.1.


identifier: Jaziri, Nehed  (2018). Évaluation de la performance d’un champ de forages géothermiques.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 110 p.

subject:
champ de forages géothermiques
matériaux de remplissage
écoulement
eau souterraine
école Carignan-Salières

abstract:
Les systèmes de pompes à chaleur géothermique sont couramment installés dans les bâtiments institutionnels. Ils offrent des économies d’énergie avantageuses et permettent de réduire les émissions de gaz à effet de serre. L’école Carignan-Salières, située sur la rive sud de Montréal, est un exemple de bâtiment muni d’un système de pompes à chaleur géothermique fonctionnel depuis 2013 et qui assure les besoins en chauffage et en climatisation. Ce dernier fonctionne sous des conditions variables d’écoulement d’eau souterraine à cause de sa localisation à proximité de deux carrières où l’eau est irrégulièrement pompée dans l’une de celles-ci. Les forages aménagés pour les échangeurs de chaleur ont été remplis de sable d’olivine puisque l’écoulement souterrain a rendu difficile le colmatage des forages avec un coulis. L’objectif de ce travail est d’évaluer la performance des échangeurs de chaleur à long terme, tout en mettant en évidence l’impact du choix des matériaux de remplissage des forages et de l’écoulement d’eau souterraine sur les transferts thermiques au niveau du sous-sol.
Un test d’injection de chaleur a été réalisé dans le but d’évaluer la réponse thermique de tout le champ de forages géothermiques. Les données enregistrées ont permis de développer un modèle préliminaire simple, à travers lequel la conduction de chaleur dans le sous-sol a été simulée pour évaluer la température d’opération des échangeurs de chaleur géothermique durant 20 ans. Les résultats ont montré que les matériaux de remplissage des forages ont un impact mineur sur la performance du système par rapport à l’impact que peut avoir la conductivité thermique apparente du sous-sol.
Un deuxième modèle simulant les transferts de chaleur par convection dans le sous-sol a été développé selon la méthode des d’éléments finis. Des mesures en laboratoire de la conductivité thermique du roc ont permis de mieux définir ce paramètre dans le modèle numérique. Les trente-et-un forages géothermiques ont été représentés avec des éléments 1D, superposés aux éléments 3D qui constituent le sous-sol formé de shales et calcarénites de la Formation de Nicolet dans les Basses-Terres du Saint-Laurent. Le modèle numérique, calibré avec les données du test d’injection de chaleur, a été utilisé pour simuler des scénarios d’opération du système géothermique sous différentes conditions d’écoulement d’eau souterraine liées au pompage de la carrière avoisinante. Le gradient hydraulique, imposé par le biais de charges hydrauliques constantes aux frontières du modèle, a un impact important sur la performance du système géothermique. Lorsque le débit spécifique dans l’aquifère est supérieur à 2×10⁻⁷ m³ s⁻¹, ce qui correspond à la situation actuelle où l’eau souterraine est pompée de la carrière avoisinante, la température minimale à la sortie des échangeurs de chaleur pour une durée de 20 ans se situe au-delà 5 °C. Lorsque le débit spécifique dans l’aquifère est de 6×10⁻⁸ m³ s⁻¹, ce qui représente des conditions pour lesquelles le pompage de l'eau est arrêté ou diminué dans la carrière, la température minimale du fluide caloporteur à la sortie des échangeurs de chaleur s’approche toutefois de -3°C alors que le point de congélation du fluide caloporteur est -10 °C. L’écoulement d’eau souterraine accrue a présentement un effet bénéfique sur l’opération du système géothermique de l’école Carignan-Salières. Un suivi de la température d’opération du système géothermique est recommandé dans le cas où le pompage de l’eau dans la carrière avoisinante est arrêté définitivement.


identifier: Ambriz Vargas, Fabian  (2018). A CMOS compatible ferroelectric tunnel junction memory device.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'énergie et des matériaux, 153 p.

subject: matériaux ferroélectriques

subject: couches minces

subject: ferroelectric tunnel junction memory

subject: ferroelectrics

subject: thin films

abstract:
La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de
ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
résumé peut être lue en PDF.L’industrie des semi-conducteurs est à la recherche d’une mémoire universelle combinant la vitesse de lecture et d’écriture des mémoires statiques (SRAM – Static Random Access Memory) ; la non-volatilité des mémoires flash ; et la haute densité d’informations ainsi que l’endurance des mémoires statiques (DRAM – Dynamic Random Access Memory). À ce jour, aucune solution disponible commercialement remplis ces critères ambitieux.
Parmi les différentes solutions émergentes, les mémoires ferroélectriques à jonction tunnel (FTJ – Ferroelectric Tunnel Junction) sont les candidates les plus prometteuses au titre de mémoire universelle. La FTJ est une mémoire utilisant le changement de sa résistance électrique pour stocker l’information qui allie une grande vitesse d’opération (temps d’écriture : ~10 ns) avec une faible volatilité, une haute densité d’informations (1 bit est composé uniquement d’une capacité et d’un transistor) et une haute endurance (106 cycles) ; le tout ne nécessitant qu’une faible quantité d’énergie.
En 2009, la fabrication de la première mémoire ferroélectrique à jonction tunnel, basée sur une barrière tunnel composée d’un matériau de la famille des pérovskites, le titanate de baryum, a été annoncée. Cependant, intégrer les pérovskites dans les procédés conventionnels de la technologie du silicium reste un défi causé par la faible compatibilité des méthodes de croissance des pérovskites avec les procédés de fabrication des composants électroniques (CMOS – Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Dans ce contexte, cette thèse présente la première fabrication et caractérisation d’un dispositif mémoire FTJ utilisant des matériaux compatibles avec le procédé CMOS.
La déposition de couches ferroélectrique ultraminces est un défi majeur dans le développement des dispositifs mémoire FTJ. Ainsi, l’effet de l’épaisseur de la couche sur les propriétés du titanate de baryum, l’un des matériaux ferroélectriques les mieux connus, a été étudié en détail en premier lieu. Cette étude, présentée dans le chapitre 4, explore le mécanisme de croissance du titanate de baryum (BaTiO3) sur un substrat de titanate de strontium dopé avec du niobium (Nb:SrTiO3). Le titanate de baryum comme barrière ferroélectrique ultramince a déjà été utilisé dans d’autres dispositifs mémoire FTJ. Dans la plupart des cas, les méthodes utilisée pour la croissance du titanate de baryum sont le dépôt atomique de couches (ALD – Atomic layer deposition) et l’ablation par laser pulsée (PLD – Pulsed laser deposition). Dans le cas de l’ALD, le dépôt s’effectue en deux étapes. D’abord, une couche amorphe de titanate de baryum est déposée sur le substrat chauffé à 280°C. Ensuite, un recuit de la couche permet la cristallisation. Dans le cas de la PLD, la déposition du titanate de baryum cristallin est effectuée en une seule étape en chauffant le substrat à 900°C. Bien que la PLD permette d’obtenir titanate de baryum cristallin avec la même stoechiométrie que la cible de déposition, ce procédé ne peut pas être utilisé à l’échelle industrielle. Cependant, le dépôt par pulvérisation cathodique est une méthode répandue pour la production à grande échelle. Par conséquent, dans cette thèse le titanate de baryum cristallin est déposé en une étape avec un substrat à une température relativement faible (650°C) en utilisant le dépôt par pulvérisation cathodique magnétron. Néanmoins, cette température reste trop élevée pour les procédés de l’industrie des semi-conducteurs. Il a donc été nécessaire de chercher d’autres matériaux ferroélectrique et compatible avec procédés industriels.
La découverte récente de la ferroélectricité dans les couches minces d’oxyde d’hafnium (HfO2) et d’oxyde d’hafnium-zirconium (Hf0.5Zr0.5O2) a renouvelé l’intérêt dans la réalisation de dispositifs mémoire FTJ puisque cette famille de matériaux est déjà utilisée par l’industrie du silicium. Ainsi, l’oxyde d’hafnium-zirconium est étudié dans le chapitre 5 comme candidat possible pour les dispositifs mémoire FTJ. Deux types de dispositifs (le FTJ-symétrique et le FTJ-asymétrique), compatibles avec la technologie CMOS ont été fabriqués en utilisant l’oxyde d’hafnium-zirconium comme barrière tunnel ferroélectrique et le nitrure de titane (TiN) comme électrodes. Pour chaque dispositif, le transport des charges à travers les interfaces ferroélectrique/semi-conducteur sont étudiées en utilisant la spectrométrie de photoélectrons induits par rayons X (XPS – X-ray photoelectron spectrometry) et spectroscopie UV-Visible. La combinaison des données expérimentales, obtenue par microscopie à force atomique en mode conduction de courant (C-AFM – Conductive-Atomic Force Microscopy), et des modèles théoriques décrits par Simmons (FTJ-symétrique) et par Brinkman (FTJ-asymétrique) démontre la présence d’électrorésistance à effet tunnel (TER – Tunneling ElectroResistance) dans les deux types de dispositifs mémoire FTJ. De plus, la caractérisation de nos dispositifs démontre d’excellentes propriétés de mémoire semi-conductrice (bonne endurance et rétention de l’information, grand ratio TER à faibles tensions et un procédé de fabrication reproductible).

The symbols and special characters used in the original abstract could not be transcribed due
to technical problems. Please use the PDF version to read the abstract.The semiconductor electronic industry has been searching for a universal memory that combines fast write/read access with non-volatility and excellent scalability. To realize such an ambitious task, the following is required: Non-volatility like FLASH memory, scalability to high density like dynamic random access memory (DRAM) and FLASH, high speed like static random access memory (SRAM) and high endurance like DRAM and SRAM. To date, none of the commercially available solutions responds to all of those requirements.
Among the different emerging semiconductor memories, ferroelectric tunnel junctions (FTJs) are the most promising candidates to become a universal memory. An FTJ device is a resistance-based memory that combines good scalability (simple cell size: 1 capacitor-1transistor) with low operating energy, non-volatility, high operation speed (write time, <10 ns) and high endurance (>106 cycles).
In 2009, the fabrication of the first FTJ memory device based on a perovskite tunnel barrier (BaTiO3) was reported. However, the integration of perovskite materials into the conventional silicon technology remains challenging due to their lack of compatibility with the complementary metal oxide semiconductor process (CMOS). In this context, the present thesis reports on; the fabrication and evaluation of the first FTJ memory device based on CMOS-compatible materials and deposition processes.
The deposition of ferroelectric ultrathin films with only a few unit cells thickness is a crucial challenge in the development of FTJ memory devices. As such, the effect of the layer thickness on the ferroelectric properties of BaTiO3 was studied first. Chapter four presents a detailed study of the growth mechanism of BaTiO3 on Nb:SrTiO3 substrates for on-axis RF-magnetron sputtering. The optimization of the deposition parameters to prevent substrate re-sputtering in order to allow the transfer of the correct stoichiometry from the target to the Nb:SrTiO3 substrate surface is reported.
In most cases, literature reports the use of atomic layer deposition (ALD) and pulsed laser deposition (PLD) to grow ultrathin BaTiO3 films. In the case of ALD, the deposition process of BaTiO3 occurred in two steps: First, a non-crystalline BaTiO3 film is deposited at a substrate temperature of 280oC while the second step consists in the annealing of the as-deposited film (at a relative high temperatures 900oC) to allow its crystallization. In the case of PLD, it achieves the deposition of crystalline BaTiO3 in a single step, at a substrate temperature of 900oC. Although PLD is well suited for maintaining the stoichiometry of crystalline BaTiO3, this process is not scalable. On the other hand, sputtering is a widely used deposition technique for large-scale production. Thus, in this thesis, crystalline BaTiO3 was deposited in a single step at a relative low substrate temperature (650oC). However, this substrate temperature is still too high to be compatible with the semiconductor industry process. Therefore, it was necessary to search for new material candidates.
The recent discovery of ferroelectricity in Si-doped HfO2 and Hf0.5Zr0.5O2 films has renewed the interest for realizing ferroelectric tunnel junction devices, since ZrO2 and HfO2 are familiar to the semiconductor industry. Thus, in chapter five, Hf0.5Zr0.5O2 was evaluated as a possible candidate for an FTJ memory device. The fabrication of two types of FTJ memories (nominally symmetric-FTJ and asymmetric-FTJ) made of CMOS compatible materials (Hf0.5Zr0.5O2 as ferroelectric tunnel barrier and TiN as an electrode) is reported. In both types of FTJ memories, the electronic charge transport across the semiconductor/ferroelectric interfaces was studied by current-voltage curves. X-ray photoelectron and UV-VIS spectroscopies established a quantitative model for the band diagram. The combination of experimental data obtained from conductive-atomic force microscopy with theoretical models described by Simmons (nominally symmetric-FTJs) and Brinkman (asymmetric-FTJs) attested to the presence of the “tunneling electroresistance effect (TER effect)” in both FTJ memory devices. Furthermore, an evaluation of our FTJ memory device was performed, demonstrating excellent semiconductor memory properties (good endurance, good data-retention, large TER ratio at low voltages combined with a reproducible deposition process).


identifier: Lacharité-Laframboise, Vincent  (2018). Conflits et luttes de pouvoir dans le processus de régularisation et d’intégration socio-urbaine d’un quartier informel de la ville de Buenos Aires : le cas du Playón de Chacarita  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en études urbaines, 235 p.

subject:
quartier informel
Buenos Aires
carte d’acteurs
processus participatif
droit à la ville
conflits
informal settlements
Buenos Aires
map of actors
participative process
right to the city
conflicts

abstract:
Dans un contexte d’urbanisation planétaire et d’accroissement des inégalités socioéconomiques intra et interterritoriales, les quartiers informels s’imposent comme mode de production de la ville pour les populations les plus précarisées des métropoles du « sud ». Dans ces espaces urbains caractérisés par la déficience des infrastructures et la pauvreté, les habitants et les organisations qui les accompagnent prennent appui sur l’idéal du droit à la ville pour résister aux pressions visant l’éradication des quartiers informels. Ils obtiennent ainsi, à travers de longues années de lutte politique et judiciaire, que soit déclenché un processus piloté par l’État visant leur régularisation et leur intégration au tissu urbain formel.
Cette recherche saisit l’occasion offerte par le processus de régularisation et d’intégration socio-urbaine d’un quartier informel de la Ville de Buenos Aires pour dresser une « carte d’acteurs » qui démontre la diversité et la multiplicité des acteurs engagés dans cette lutte pour la redéfinition d’un espace urbain. Elle montre comment le processus participatif officiel proposé dans le cadre de cette démarche est contesté et approprié par les acteurs en présence afin de permettre une participation subversive et conflictuelle, où ce qui est en jeu dépasse largement les frontières du quartier informel pour englober des luttes politiques et idéologiques qui contestent les fondements mêmes du processus d’urbanisation au XXIe siècle. Ce mémoire explore l’ambivalence inhérente au processus de régularisation et de formalisation d’un quartier informel, où les gains potentiels en termes d’amélioration des conditions d’existence sont contrecarrés par la menace du démantèlement des traits constitutifs du quartier suivant l’intégration au marché immobilier formel.

 In a context of planetary urbanization and of growing socio-economical inequalities within and between territories, informal settlements emerge as the principal form of production of the urban space for the most precarious populations of the metropolis of the « south ». In these urban spaces characterized by inadequate infrastructures and poverty, the inhabitants and the organizations that support them build on the ideal of the right to the city to resist in the face of pressures towards the eradication of the informal settlements. They thus gain, though a political and judiciary struggle of many years, that these informal settlements be regularized and integrated to the formal urban fabric through a state-led process.
This research grasps the opportunity presented by the regularization and socio-urban integration process of an informal settlement of Buenos Aires City to produce an « actors map » that demonstrates the diversity and multiplicity of actors engaged in this political struggle for the redefinition of an urban space. This research shows how the proposed official participative process is contested and appropriated by the implicated actors to allow a subversive and conflictual participation, where the stakes go way beyond the borders of the settlement to encompass political and ideological struggles that confront the very basis of the twenty first century urbanization process. This dissertation explores the ambivalence inherent to the regularization and formalization process of an informal settlements, where potential gains for the livelihood of the informal settlement’s dwellers are countered by the threat of dismantlement of distinguishing traits of the settlement through the integration to the formal real estate market.


identifier: Lucia, Emanuele  (2018). Les jeunes âgés de 16 à 25 ans issus des communautés anglophones du Bas-Saint-Laurent. Représentations et sentiment d’appartenance : une recherche fondée sur les principes de la mobilisation des connaissances  Essai.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en pratiques de recherche et action publique, 154 p.

subject:
jeunes
communauté
minorité linguistique
réseau
sentiment d’appartenance
territoire
mobilisation des connaissances
youth
community
linguistic minority
network
sense of belonging
territory
knowledge mobilization

abstract:
Ce projet porte sur la communauté anglophone du Bas-Saint-Laurent, et a été mené en partenariat avec l’organisme Héritage Bas-Saint-Laurent qui représente et offre des services à cette population. Si nous savons que la région a un héritage anglophone, notamment autour de l’ancien village de Metis Beach, aujourd’hui Métis-sur-Mer, il n’existe pas de données compréhensives sur les populations anglophones et bilingues du Bas-Saint-Laurent aujourd’hui. Le principal objectif de ce projet était de produire des connaissances sur le lien qu’entretiennent les jeunes anglophones ou bilingues de la région avec la communauté anglophone de cette région, ainsi que sur la façon dont ils perçoivent cette dernière. Nous avons mené des entretiens avec des jeunes qui ont entre 16 et 25 ans ayant vécu au moins deux ans au Bas-Saint-Laurent et qui ont été scolarisés en anglais au moins deux ans ou encore qui ont au moins un parent dont la langue maternelle est l’anglais.
Il ressort de cette recherche que cette communauté ne prend sens que lorsqu’on l’interprète comme un réseau de plusieurs groupements. Il existe des noyaux, parfois physiques, comme celui à Métis-sur-Mer principalement composé de résidents d’été anglophones, mais parfois symboliques, comme le sont les deux principales institutions anglophones de la région : l’école Metis Beach School et l’organisme Héritage Bas-Saint-Laurent. Ces institutions jouent un important rôle de reproduction de la communauté. Nos entretiens montrent que les jeunes sentent qu’ils appartiennent à plusieurs communautés à la fois, qui ont à l’occasion des intérêts divergents, et négocient alors une appartenance personnalisée dans leurs actions quotidiennes.

 This project focuses on the English-speaking community of the Lower Saint Lawrence region in the province of Quebec and was conducted in partnership with the Heritage Lower Saint Lawrence, an organization which represents and offers services to this population. We know that there is a historical Anglophone community in the region, around the former village of Metis Beach, today Métis-sur-Mer, but there is no comprehensive data on English and bilingual speakers in the Lower Saint Lawrence today. The main objective of this project was to generate knowledge about the relationship between Anglophone and bilingual youth and the English-speaking community in the region, as well as how these youth might perceive their community. We conducted interviews with individuals between the ages of 16 and 25 who have lived in the region for at least two years, and who have gone to an English school for at least two years or who have at least one parent whose mother tongue is English.
One of the main results is that the English-speaking minority in the region emerges as a community when it is studied as a network of smaller communities or groupings of individuals. There can be concentrations of individuals or relationships. Sometimes they can be physical, like the one in Métis-sur-Mer, mainly made up of English-speaking summer residents, but they can also be rather symbolic, like the concentrations around the main Anglophone institutions: Metis Beach School, the only English-language school in the region, and Heritage Lower Saint Lawrence. Furthermore, these institutions play a fundamental role in the creation and reproduction of the sense of community. As for sense of belonging, youth feel that they belong to several communities at same time, which sometimes have different interests, and they negotiate a personalized sense of belonging in their daily actions.