Élaboration d’un simulateur de gravure par plasma de haute densité basé sur une approche cellulaire pour l’étude de profils dans divers matériaux

La réalisation de dispositifs à des dimensions sous-micrométriques et nanométriques demande une maîtrise parfaite des procédés de fabrication, notamment ceux de gravure. La réalisation des ces dispositifs est complexe et les exigences en termes de qualité et de géométrie des profils de gravure imposent de choisir les conditions opératoires les mieux adaptées. Les simulations de l'évolution spatio-temporelle des profils de gravure que nous proposons dans cette thèse s'inscrivent parfaitement dans ce contexte. Le simulateur que nous avons réalisé offre la possibilité de mieux comprendre les processus qui entrent en jeu lors de la gravure par plasma de profils dans divers matériaux. Il permet de tester l'influence des paramètres du plasma sur la forme du profil et donc de déterminer les conditions opératoires optimales. La mise au point de ce simulateur s'appuie sur les concepts fondamentaux qui gouvernent la gravure par plasma. À partir de l'état des lieux des différentes approches numériques pouvant être utilisées, nous avons élaboré un algorithme stable et adaptable permettant de mettre en évidence l'importance de certains paramètres clés pour la réalisation de profils de gravure par un plasma à haute densité et à basse pression. Les capacités de cet algorithme ont été testées en étudiant d'une part la pulvérisation de Si dans un plasma d'argon et d'autre part, la gravure chimique assistée par les ions de SiO2/Si dans un plasma de chlore. Grâce aux comparaisons entre profils simulés et expérimentaux, nous avons montré l'importance du choix de certains paramètres, comme la nature du gaz utilisé et la pression du plasma, la forme initiale du masque, la sélectivité masque/matériau, le rapport de flux neutre/ion, etc. Nous avons aussi lié ces paramètres à la formation de défauts dans les profils, par exemple celle de facettes sur le masque, de parois concaves, et de micro-tranchées. Enfin, nous avons montré que le phénomène de redépôt des atomes pulvérisés entre en compétition avec la charge électrique de surface pour expliquer la formation de profils en V dans le Pt pulvérisé par un plasma d'argon.

Optimizing urothelial cell preparation for the human urinary micronucleus assay.

Biological monitoring of early genotoxic effects in urothelial cells using the urinary micronucleus (MNu) assay is promising for early detection of cancer, such as bladder carcinoma. But many problems are encountered, the major being the poorly differential staining of cells, particularly in women having an important amount of squamous cells. We have optimized the protocol and obtained a differential staining of the cell types present in urine on 10 subjects. Following Carnoy I fixation and Papanicolaou staining, urothelial cells were blue while most squamous cells were pink. This differential staining allowed for optimization of the MNu assay on a single urine void, for both females and males. Even if our MNu means were comparable to the literature, the great variation in reported MNu results could reside in the ability of scorers to distinguish correctly between urothelial and squamous cells. When monitoring exposed populations, this erroneous distinction could largely influence the results, even more in women’s urine samples. Given a situation where exposure would not increase micronuclei frequency in vaginal squamous cells, their erroneous analysis in the MNu assay could mask an early genotoxic effect. Therefore, as transitional cell carcinoma of the bladder originates from transformed urothelial cells, restricting micronuclei analysis to urothelial cells could yield a more precise estimate of cancer risk in exposed populations. Moreover, it is hoped that the improvements proposed in this paper will allow for an easier implementation of the MNu assay in various set-ups and enhance its specificity, since MNu are considered a suitable biomarker.

Effet d’une orthèse d’avancement mandibulaire neutre combinée à un masque facial et nasal dans le traitement de l’apnée obstructive du sommeil par CPAP

Le traitement de première ligne de l’apnée obstructive du sommeil est l’appareil à pression positive, soit le CPAP, qui est le plus souvent utilisé avec un masque nasal. Certains patients, incapables de tolérer le masque nasal, doivent se tourner vers le masque facial, qui peut parfois requérir une pression supérieure à celle utilisée avec le masque nasal pour éliminer tous les événements respiratoires. Nous supposons que l’ajustement serré du masque facial, dans le but de réduire les fuites, entraîne une pression de recul sur la mandibule; ceci diminuerait le calibre des voies aériennes supérieures, nécessitant donc une pression effective thérapeutique supérieure pour rétablir un passage de l’air. Nos objectifs étaient : 1) de démontrer s’il y avait une différence de pression effective entre le masque nasal et le masque facial, 2) de quantifier la fuite entre les deux masques, 3) d’évaluer l’effet d’une orthèse de rétention mandibulaire neutre (OMN), qui empêche le recul mandibulaire, sur la pression effective des deux masques et 4) d’évaluer s’il existait un lien entre la céphalométrie et les réponses variables des individus. Méthodologie : Lors de cette étude expérimentale croisée, huit sujets (2 femmes, 6 hommes) avec une moyenne d’âge de 56,3ans [33ans-65ans] ont reçu un examen orthodontique complet incluant une radiographie céphalométrique latérale. Ils ont ensuite passé deux nuits de polysomnographie au laboratoire du sommeil en protocole « split-night » où les deux masques ont été portés, seuls, la première nuit, et avec l’OMN, la deuxième nuit. Résultats : Nous avons trouvé que la pression effective thérapeutique était supérieure avec le masque facial comparativement au masque nasal de manière statistiquement significative. Nous avons observé une fuite supérieure avec le masque nasal, ce qui permet de dire que la fuite n’explique probablement pas cette différence de pression entre les deux masques. L’OMN n’a pas donné d’effet statistiquement significatif lorsque combinée au masque nasal, mais il aurait probablement été possible de trouver un effet positif avec le masque facial si le Bi-PAP avait été inclus dans le protocole de recherche. Conclusion : Nos résultats ne permettent pas de confirmer le rôle du recul mandibulaire, causé par la force exercée avec le masque facial, dans l’obtention de pressions supérieures avec ce masque, mais nous ne pouvons toutefois pas éliminer l’hypothèse. Les résultats suggèrent également que ce phénomène est peut-être plus fréquent qu’on ne le croit et qu’il pourrait y avoir un lien avec certains facteurs anatomiques individuels.

L’émir Abdelkader et la franc-maçonnerie française : de l’engagement (1864) au renoncement (1877)

Figure majeure de l’histoire des relations coloniales franco-algériennes, l’émir Abdelkader est généralement présenté par ses compatriotes comme le modèle politique, militaire et religieux du résistant au colonialisme français du 19ième siècle. L’historiographie officielle algérienne en véhicule l’image du chef religieux qui a initié al-jihad de résistance conforme aux règles exotériques de la chari’ia. Il est décrit comme un guerrier loyal et magnanime, fin stratège, dont la défaite militaire a paradoxalement marqué la fondation de l’Algérie moderne en tant que Nation et État. La construction sociopolitique postcoloniale de ce mythe a permis de légitimer les différents régimes politiques, qui se sont succédé dans l’Algérie indépendante et qui ont toujours tenu, dans le cadre d’une lecture littérale de l’Islam. Ceci dans le but de taire la dimension spirituelle d’Abdelkader disciple, héritier et commentateur de l’œuvre du magister Magnus soufi, IbnʻArabî. Fascinés dès le début de l’occupation par cet adversaire hors du commun, les français, de plus en plus sécularisés, en ont érigé une image utilitaire, l’aliénant ainsi de ses compatriotes coreligionnaires et le découplant de sa foi islamique. Les mémoires concurrentes de l’ancienne puissance coloniale et de son ex-colonie, l’Algérie, ont généré plusieurs débats contemporains en ce qui a trait à l’écriture de l’histoire de la colonisation. Le personnage d’Abdelkader a été instrumentalisé par les uns et les autres. Deux évènements controversés de sa biographie sont devenus les objets d’une polémique souvent âpre et amère entre auteurs chercheurs algériens et français : l’adhésion de l’émir à la franc-maçonnerie française et sa séparation d’avec celle-ci. Nous allons présenter que la prémisse d’auteurs algériens, selon laquelle Abdelkader n’aurait pas pu adhérer au Grand Orient de France, pour cause d’incompatibilité doctrinale musulmane, est inconsistante. Nous essayerons de démontrer au contraire, que son initiation à la maçonnerie telle qu’elle s’était présentée à lui était en accord avec sa vision soufie et légaliste du dogme islamique. En nous basant sur le choix de la franc-maçonnerie française pour la laïcité au moment de la réception supposée de l’émir dans la fraternité, nous montrerons qu’il s’en éloigna pour des raisons de doctrine islamique. En effet, l’élimination de toute référence déiste des textes constitutifs du Grand Orient de France fut inacceptable pour le musulman qu’était Abdelkader, vaincu militairement mais raffermi spirituellement par sa proximité grandissante avec son maître spirituel IbnʻArabî. L’humanisme des francs-maçons français avait motivé une refondation basée sur les droits de l’homme issus de la révolution française. Tandis que celui de l’émir Abdelkader prenait sa source dans l’Unicité de l’Être, concept-cadre Akbarien de la compréhension de la relation de Dieu avec ses créatures. Nous allons montrer que les polémiques franco-algériennes sur les relations d’Abdelkader avec la franc-maçonnerie française, masquent un autre débat de fond qui dure depuis des siècles dans le monde musulman. Un débat opposant deux herméneutiques légalistes des textes islamiques, l’une exotérique s’incarnant dans l’œuvre du théologien musulman Ibn Taymiyya et l’autre ésotérique se trouvant au cœur des écrits du mystique IbnʻArabî.

The effects of oxidative stress on the retinal structure and function

Des études antérieures ont démontré que le métabolisme de la rétine, son apport sanguin et sa consommation de l'oxygène sont plus élevés dans le noir (Riva C.E. et al. 1983, Wang L. et al. 1996, Tam B.M. and Moritz O.L. 2007). Les stimuli physiologiques jouent supposément un rôle important dans le développement des différents systèmes nerveux (Arthur W. Spira, David Parkinson 1991). La privation de la rétine de son stimulus physiologique, la lumière, est un moyen valable de démontrer la validité de ce concept. D'autres études ont affirmé que les injections de dichlorure de paraquat dans la cavité vitréenne causent une sévère rétinopathie (Rétinopathie induite par paraquat: RIP). Cette rétinopathie est provoquée par les dérivés réactifs de l'oxygène (DRO) générés par le paraquat (Cingolani C. et al. 2006, Lu L. et al. 2006). Le but de notre premier projet (''Dark rearing project'') était de déterminer si les conséquences nocives de l'hyperoxie postnatale chez les rats albinos SD pourraient être amoindries en élevant une portée de rats au noir. Nos résultats suggèrent qu'une augmentation du métabolisme de la rétine causée par la déprivation de lumière chez les ratons, pourrait protéger ou masquer certains effets néfastes de l'hyperoxie postnatale. Le but de notre deuxième étude (''Paraquat project'') était d'examiner les possibles points de similitude entre RIP et d'autres modèles de rétinopathies oxydatives étudiés présentement par notre équipe, à savoir: Rétinopathie induite par l'oxygène (RIO) et Rétinopathie induite par la lumière (RIL). Nos résultats suggèrent que l'injection de dichlorure de paraquat dans la cavité vitréenne cause des changements sévères de la fonction de la rétine, tandis que sa structure semble intacte. La sévérité de ces changements dépend inversement de la maturité de la rétine au moment de l'injection.

Signalisation par les récepteurs des œstrogènes : mécanismes de reconnaissance de l’ADN et nouvelles approches pharmacologiques d’inhibition

Malgré les progrès des traitements des cancers du sein, ceux-ci demeurent la seconde cause de mortalité par cancer au Canada. Parmi les gènes associés aux cancers du sein, le récepteur des œstrogènes ERα est exprimé dans plus de 70% des tumeurs mammaires, qui prolifèrent en réponse aux œstrogènes, faisant de lui une cible de choix. ERα est un facteur de transcription ligand-dépendant, liant des éléments de réponse PuGGTCAnnnTGACCPy. Afin d’examiner la capacité des récepteurs nucléaires à reconnaitre de nouveaux motifs ADN, des mutants aux capacités de liaison modifiées ont été générés. Parmi les quatre résidus interagissant avec l’ADN, R211 ne peut pas être modifiée sans perdre complètement la liaison du récepteur à l’ADN. Néanmoins, les mutations combinées de plusieurs acides aminés contactant les bases de l’ERE ont généré des récepteurs capables de reconnaitre de nouveaux motifs, tout en conservant des niveaux de transactivation efficaces. L’utilisation potentielle des récepteurs nucléaires comme outils de thérapie génique hormono-dépendant, repose sur la prédiction des motifs de liaison efficaces. Étant donné son importance dans la carcinogenèse mammaire, ERα est une cible cruciale des thérapies anti-néoplastiques. L’anti-œstrogène total, ICI, induit la dégradation de ERα et l’arrêt de la croissance des cellules tumorales mammaires ERα-positives. De plus, la nouvelle drogue anti-tumorale HDACi, SAHA, module la voie de signalisation des œstrogènes et possède des propriétés prometteuses en association avec d’autres traitements anti-tumoraux. En effet, le co-traitement ICI et SAHA a un impact synergique sur l’inhibition de la prolifération des cellules mammaires tumorales ERα-positives. Cette synergie repose sur la coopération des effets de ICI et SAHA pour réduire les niveaux protéiques de ERα et bloquer la progression du cycle cellulaire via la modulation de la transcription des gènes cibles des œstrogènes. En fait, les fortes doses de HDACis masquent rapidement et complètement la signalisation transcriptionnelle des œstrogènes. De plus, les gènes cibles primaires des œstrogènes, contenant des EREs, présentent la même régulation transcriptionnelle en réponse aux fortes doses de SAHA ou du co-traitement, avec des doses utilisables en clinique de ICI et SAHA. En fait, ICI mime l’impact des fortes doses de SAHA, en dégradant ERα, potentialisant ainsi la répression de la transcription ERE-dépendante par SAHA. Finalement, la synergie des effets de ICI et SAHA pourrait augmenter l’efficacité des traitements des tumeurs mammaires.

Modélisation des bi-grappes et sélection des variables pour des données de grande dimension : application aux données d’expression génétique

Les simulations ont été implémentées avec le programme Java.

Simulation de profils de gravure et de dépôt à l’échelle du motif pour l’étude des procédés de microfabrication utilisant une source plasma de haute densité à basse pression

En lien avec l’avancée rapide de la réduction de la taille des motifs en microfabrication, des processus physiques négligeables à plus grande échelle deviennent dominants lorsque cette taille s’approche de l’échelle nanométrique. L’identification et une meilleure compréhension de ces différents processus sont essentielles pour améliorer le contrôle des procédés et poursuivre la «nanométrisation» des composantes électroniques. Un simulateur cellulaire à l’échelle du motif en deux dimensions s’appuyant sur les méthodes Monte-Carlo a été développé pour étudier l’évolution du profil lors de procédés de microfabrication. Le domaine de gravure est discrétisé en cellules carrées représentant la géométrie initiale du système masque-substrat. On insère les particules neutres et ioniques à l’interface du domaine de simulation en prenant compte des fonctions de distribution en énergie et en angle respectives de chacune des espèces. Le transport des particules est effectué jusqu’à la surface en tenant compte des probabilités de réflexion des ions énergétiques sur les parois ou de la réémission des particules neutres. Le modèle d’interaction particule-surface tient compte des différents mécanismes de gravure sèche telle que la pulvérisation, la gravure chimique réactive et la gravure réactive ionique. Le transport des produits de gravure est pris en compte ainsi que le dépôt menant à la croissance d’une couche mince. La validité du simulateur est vérifiée par comparaison entre les profils simulés et les observations expérimentales issues de la gravure par pulvérisation du platine par une source de plasma d’argon.

Le rôleplay dans les communautés underground en France

Dans les milieux dits alternatifs ou undergrounden France, affiliés aux formes postmodernes de cultures fan geek et otaku, une pratique a émergé ces dernières années: le rôleplay. Ni tout à fait jeu de rôle, ni tout à fait théâtre, cette modalité d’échange basée sur une mise en scène de soi se pratique en groupe dans des espaces consacrés. Le présent travail est le résultat d’une ethnographie au sein de ces milieux. Il cherche à la fois à rendre compte de cette pratique et à analyser les enjeux qui lui sont liés. C’est une réflexion polyphonique qui lie les questionnements de l’identité, tant individuelle que collective et la performativité à travers, notamment, les travaux de Deleuze, Agamben et Butler. La forme éclatée dans laquelle interviennent différentes voix reprend l’idée de chaos carnavalesque,motif central dans la présente analyse.

La société de l'amélioration : le renversement de la perfectibilité humaine, de l'humanisme des Lumières à l'humain augmenté

Thèse réalisée en cotutelle, entre l'Université de Montréal, au Département de Sociologie, et l'Université de Rennes 1, à la Faculté de Droit et de Science Politique

Psychologie des leaders narcissiques organisationnels

Résumé Le premier article de la thèse se veut une revue systématique des données empiriques mettant en lumière les antécédents à la base de l’émergence du leadership narcissique dans les organisations, ses composantes psychologiques ainsi que ses incidences tant pour les organisations que pour leurs membres. Conséquemment, cette étude brosse initialement une recension détaillée des principaux facteurs idiosyncrasiques, culturels, environnementaux et structurels participant à la manifestation du leadership narcissique dans les organisations. Par la suite, elle en sonde la teneur en isolant l’existence de cinq composantes psychologiques, soit le charisme, l’influence intéressée, la motivation fallacieuse, l’inhibition intellectuelle et la considération simulée. Enfin, elle souligne les conséquences négatives de son actualisation dont les principales sont : la production de prises de décisions volatiles et risquées; la création d’un climat organisationnel toxique; la destruction de la confiance des subordonnés; la détérioration de l’efficacité organisationnelle; l’émergence d’une gestion dysfonctionnelle; et la manifestation de comportements non-éthiques. Le deuxième article s’avère une analyse comparative de deux types de leadership se révélant, de prime abord, trompeusement analogues. Ces deux types sont le leadership transformationnel et le leadership narcissique. Quoique se situant aux antipodes en matière de satisfaction de besoins (influence idéalisée versus influence intéressée), de promotion de visions (motivation inspirationnelle versus motivation fallacieuse), de réceptivité à la rétroaction d’autrui (stimulation intellectuelle versus inhibition intellectuelle) et de traitement des relations interpersonnelles (considération individualisée versus considération simulée), les leaderships transformationnel et narcissique partagent entre eux un élément commun : le charisme du leader. C’est précisément cette dernière caractéristique, conférant à son détenteur un puissant halo magnétisant, qui se révèle le creuset de la spéciosité du leadership narcissique opérant essentiellement lors des tout premiers contacts avec le leader. En fait, le charisme du leader narcissique sert en quelque sorte de fard, composé de charme et de fascination, masquant une décevante réalité psychologique et dont les propriétés captieuses s’étiolent rapidement. Le troisième article de la thèse est une étude conceptuelle examinant la structuration idiosyncrasique des criminels en col blanc ayant commis des fraudes financières se chiffrant à plusieurs dizaines de millions de dollars. Exploitant le croisement des deux dimensions fondamentales de l’agression, soit sa fonction (proactive ou réactive) et sa forme (directe ou indirecte), cette étude propose une taxonomie archétypique de différents types de psychopathie susceptible de mieux cerner la psychologie du criminel en col blanc d’envergure. L’agression est dite proactive lorsqu’elle est motivée par des impératifs de prédation indépendants de l’état émotionnel de l’individu. L’action de l’individu prédateur est intentionnelle et instrumentale. Elle vise l’atteinte d’objectifs préétablis avant l’actualisation de l’agression. Par contre, elle est considérée réactive lorsque la préservation de l’intégrité physique ou psychologique de l’individu est l’objet d’une menace émergeant de son environnement externe immédiat. Dans ce cas, la réaction agressive de l’individu est émotionnellement conditionnée. Par ailleurs, nonobstant la nature de sa fonction, l’agression peut s’exprimer directement ou indirectement. Elle est considérée directe lorsqu’elle a pour cible l’agressé en tant que tel. La forme physique d’agression peut être physique (sévices corporels) ou verbale (menaces et insultes). Par contre, lorsqu’elle emprunte des modes d’expression plus subtils, tels les rumeurs, l’humour malicieux et la tromperie, l’agression est dite indirecte. Le pairage des deux dimensions fondamentales de l’agression permet la construction d’un modèle d’analyse bidimensionnelle englobant quatre types de psychopathie, à savoir les psychopathies parasitique (préservation indirecte), colérique (préservation directe), cynégétique (prédation directe) et sympathique (prédation indirecte). C’est précisément cette dernière forme de psychopathie, le type sympathique caractérisé par un étaiement idiosyncrasique narcissico-machiavélique, qui traduit le mieux la psychologie des criminels en col blanc d’envergure. Enfin, le quatrième et dernier article de la présente thèse se propose d’explorer une problématique de recherche n’ayant reçu que très peu d’attention de la part des membres de la communauté scientifique, à savoir l’examen de l’adéquation d’un modèle dimensionnel du narcissisme pathologique inspiré du modèle développé par Roche, Pincus, Lukowitsky, Ménard et Conroy (2013). Au moyen d’une étude de cas exploratoire, il a été possible d’associer la vulnérabilité narcissique au segment décompensatoire (échec des stratégies inadaptées d’agrandissement de soi) du modèle théorique inspiré de celui de Roche et al. (2013) et ce, conformément à ses prescriptions. En effet, la comparaison des résultats de l’un des deux participants de l’étude, madame H, obtenus lors des deux saisies de données espacées d’un intervalle d’une année, indique une diminution de la vulnérabilité narcissique lors de la période de re-compensation. En outre, cette diminution est accompagnée de celle de la grandiosité narcissique. En somme, la relation positive entre les deux dimensions du narcissisme pathologique se révèle, sur un plan longitudinal, constante dans les deux segments – compensatoire (recours à des stratégies inadaptées d’agrandissement de soi) et décompensatoire – du modèle théorique inspiré de celui de Roche et al. (2013). Par ailleurs, les résultats obtenus auprès des deux participants à l’étude de cas, monsieur B et de madame H, s’avèrent éclairants eu égard à la prépondérance respective de chacune des dimensions (grandiosité et vulnérabilité) narcissiques en fonction des segments compensatoire et décompensatoire du modèle théorique inspiré de celui de Roche et al. (2013). Se trouvant en mode de compensation narcissique lors des deux saisies de données, monsieur B affiche une grandiosité narcissique supérieure à sa vulnérabilité narcissique. Cette constatation respecte en tous points les prescriptions théoriques du modèle. Quant à madame H, qu’elle soit en mode de compensation ou de décompensation narcissique (postulat non démontré eu égard aux prescriptions du modèle théorique utilisé), sa vulnérabilité narcissique demeure constamment plus élevée que sa grandiosité narcissique. Théoriquement, selon les prescriptions du modèle, la prépondérance devrait être observée chez la dimension « grandiosité narcissique » en période de compensation. De toute évidence, les données obtenues auprès de madame H s’écartent de ces prescriptions.

Le masque de Géricault : une relique romantique

Pour respecter les droits d’auteur, la version électronique de ce mémoire a été dépouillée de certains documents visuels et audio‐visuels. La version intégrale du mémoire a été déposée au Service de la gestion des documents et des archives de l'Université de Montréal

An Approach Towards The Development Of An Efficient Symmetric Key Encryption Scheme

n the recent years protection of information in digital form is becoming more important. Image and video encryption has applications in various fields including Internet communications, multimedia systems, medical imaging, Tele-medicine and military communications. During storage as well as in transmission, the multimedia information is being exposed to unauthorized entities unless otherwise adequate security measures are built around the information system. There are many kinds of security threats during the transmission of vital classified information through insecure communication channels. Various encryption schemes are available today to deal with information security issues. Data encryption is widely used to protect sensitive data against the security threat in the form of “attack on confidentiality”. Secure transmission of information through insecure communication channels also requires encryption at the sending side and decryption at the receiving side. Encryption of large text message and image takes time before they can be transmitted, causing considerable delay in successive transmission of information in real-time. In order to minimize the latency, efficient encryption algorithms are needed. An encryption procedure with adequate security and high throughput is sought in multimedia encryption applications. Traditional symmetric key block ciphers like Data Encryption Standard (DES), Advanced Encryption Standard (AES) and Escrowed Encryption Standard (EES) are not efficient when the data size is large. With the availability of fast computing tools and communication networks at relatively lower costs today, these encryption standards appear to be not as fast as one would like. High throughput encryption and decryption are becoming increasingly important in the area of high-speed networking. Fast encryption algorithms are needed in these days for high-speed secure communication of multimedia data. It has been shown that public key algorithms are not a substitute for symmetric-key algorithms. Public key algorithms are slow, whereas symmetric key algorithms generally run much faster. Also, public key systems are vulnerable to chosen plaintext attack. In this research work, a fast symmetric key encryption scheme, entitled “Matrix Array Symmetric Key (MASK) encryption” based on matrix and array manipulations has been conceived and developed. Fast conversion has been achieved with the use of matrix table look-up substitution, array based transposition and circular shift operations that are performed in the algorithm. MASK encryption is a new concept in symmetric key cryptography. It employs matrix and array manipulation technique using secret information and data values. It is a block cipher operated on plain text message (or image) blocks of 128 bits using a secret key of size 128 bits producing cipher text message (or cipher image) blocks of the same size. This cipher has two advantages over traditional ciphers. First, the encryption and decryption procedures are much simpler, and consequently, much faster. Second, the key avalanche effect produced in the ciphertext output is better than that of AES.

Air-gap based vertical cavity micro-opto-electro-mechanical Fabry-Perot filters

Mikrooptische Filter sind heutzutage in vielen Bereichen in der Telekommunikation unersetzlich. Wichtige Einsatzgebiete sind aber auch spektroskopische Systeme in der Medizin-, Prozess- und Umwelttechnik. Diese Arbeit befasst sich mit der Technologieentwicklung und Herstellung von luftspaltbasierenden, vertikal auf einem Substrat angeordneten, oberflächenmikromechanisch hergestellten Fabry-Perot-Filtern. Es werden zwei verschiedene Filtervarianten, basierend auf zwei verschiedenen Materialsystemen, ausführlich untersucht. Zum einen handelt es sich dabei um die Weiterentwicklung von kontinuierlich mikromechanisch durchstimmbaren InP / Luftspaltfiltern; zum anderen werden neuartige, kostengünstige Siliziumnitrid / Luftspaltfilter wissenschaftlich behandelt. Der Inhalt der Arbeit ist so gegliedert, dass nach einer Einleitung mit Vergleichen zu Arbeiten und Ergebnissen anderer Forschergruppen weltweit, zunächst einige theoretische Grundlagen zur Berechnung der spektralen Reflektivität und Transmission von beliebigen optischen Schichtanordnungen aufgezeigt werden. Auß erdem wird ein kurzer theoretischer Ü berblick zu wichtigen Eigenschaften von Fabry-Perot-Filtern sowie der Möglichkeit einer mikromechanischen Durchstimmbarkeit gegeben. Daran anschließ end folgt ein Kapitel, welches sich den grundlegenden technologischen Aspekten der Herstellung von luftspaltbasierenden Filtern widmet. Es wird ein Zusammenhang zu wichtigen Referenzarbeiten hergestellt, auf denen diverse Weiterentwicklungen dieser Arbeit basieren. Die beiden folgenden Kapitel erläutern dann ausführlich das Design, die Herstellung und die Charakterisierung der beiden oben erwähnten Filtervarianten. Abgesehen von der vorangehenden Epitaxie von InP / GaInAs Schichten, ist die Herstellung der InP / Luftspaltfilter komplett im Institut durchgeführt worden. Die Herstellungsschritte sind ausführlich in der Arbeit erläutert, wobei ein Schwerpunktthema das trockenchemische Ä tzen von InP sowie GaInAs, welches als Opferschichtmaterial für die Herstellung der Luftspalte genutzt wurde, behandelt. Im Verlauf der wissenschaftlichen Arbeit konnten sehr wichtige technische Verbesserungen entwickelt und eingesetzt werden, welche zu einer effizienteren technologischen Herstellung der Filter führten und in der vorliegenden Niederschrift ausführlich dokumentiert sind. Die hergestellten, für einen Einsatz in der optischen Telekommunikation entworfenen, elektrostatisch aktuierbaren Filter sind aus zwei luftspaltbasierenden Braggspiegeln aufgebaut, welche wiederum jeweils 3 InP-Schichten von (je nach Design) 357nm bzw. 367nm Dicke aufweisen. Die Filter bestehen aus im definierten Abstand parallel übereinander angeordneten Membranen, die über Verbindungsbrücken unterschiedlicher Anzahl und Länge an Haltepfosten befestigt sind. Da die mit 357nm bzw. 367nm vergleichsweise sehr dünnen Schichten freitragende Konstrukte mit bis zu 140 nm Länge bilden, aber trotzdem Positionsgenauigkeiten im nm-Bereich einhalten müssen, handelt es sich hierbei um sehr anspruchsvolle mikromechanische Bauelemente. Um den Einfluss der zahlreichen geometrischen Strukturparameter studieren zu können, wurden verschiedene laterale Filterdesigns implementiert. Mit den realisierten Filter konnte ein enorm weiter spektraler Abstimmbereich erzielt werden. Je nach lateralem Design wurden internationale Bestwerte für durchstimmbare Fabry-Perot-Filter von mehr als 140nm erreicht. Die Abstimmung konnte dabei kontinuierlich mit einer angelegten Spannung von nur wenigen Volt durchgeführt werden. Im Vergleich zu früher berichteten Ergebnissen konnten damit sowohl die Wellenlängenabstimmung als auch die dafür benötigte Abstimmungsspannung signifikant verbessert werden. Durch den hohen Brechungsindexkontrast und die geringe Schichtdicke zeigen die Filter ein vorteilhaftes, extrem weites Stopband in der Größ enordnung um 550nm. Die gewählten, sehr kurzen Kavitätslängen ermöglichen einen freien Spektralbereich des Filters welcher ebenfalls in diesen Größ enordnungen liegt, so dass ein weiter spektraler Einsatzbereich ermöglicht wird. Während der Arbeit zeigte sich, dass Verspannungen in den freitragenden InPSchichten die Funktionsweise der mikrooptischen Filter stark beeinflussen bzw. behindern. Insbesondere eine Unterätzung der Haltepfosten und die daraus resultierende Verbiegung der Ecken an denen sich die Verbindungsbrücken befinden, führte zu enormen vertikalen Membranverschiebungen, welche die Filtereigenschaften verändern. Um optimale Ergebnisse zu erreichen, muss eine weitere Verbesserung der Epitaxie erfolgen. Jedoch konnten durch den zusätzlichen Einsatz einer speziellen Schutzmaske die Unterätzung der Haltepfosten und damit starke vertikale Verformungen reduziert werden. Die aus der Verspannung resultierenden Verformungen und die Reaktion einzelner freistehender InP Schichten auf eine angelegte Gleich- oder Wechselspannung wurde detailliert untersucht. Mittels Weisslichtinterferometrie wurden lateral identische Strukturen verglichen, die aus unterschiedlich dicken InP-Schichten (357nm bzw. 1065nm) bestehen. Einen weiteren Hauptteil der Arbeit stellen Siliziumnitrid / Luftspaltfilter dar, welche auf einem neuen, im Rahmen dieser Dissertation entwickelten, technologischen Ansatz basieren. Die Filter bestehen aus zwei Braggspiegeln, die jeweils aus fünf 590nm dicken, freistehenden Siliziumnitridschichten aufgebaut sind und einem Abstand von 390nm untereinander aufweisen. Die Filter wurden auf Glassubstraten hergestellt. Der Herstellungsprozess ist jedoch auch mit vielen anderen Materialien oder Prozessen kompatibel, so dass z.B. eine Integration mit anderen Bauelemente relativ leicht möglich ist. Die Prozesse dieser ebenfalls oberflächenmikromechanisch hergestellten Filter wurden konsequent auf niedrige Herstellungskosten optimiert. Als Opferschichtmaterial wurde hier amorph abgeschiedenes Silizium verwendet. Der Herstellungsprozess beinhaltet die Abscheidung verspannungsoptimierter Schichten (Silizium und Siliziumnitrid) mittels PECVD, die laterale Strukturierung per reaktiven Ionenätzen mit den Gasen SF6 / CHF3 / Ar sowie Fotolack als Maske, die nasschemische Unterätzung der Opferschichten mittels KOH und das Kritisch-Punkt-Trocken der Proben. Die Ergebnisse der optischen Charakterisierung der Filter zeigen eine hohe Ü bereinstimmung zwischen den experimentell ermittelten Daten und den korrespondierenden theoretischen Modellrechnungen. Weisslichtinterferometermessungen der freigeätzten Strukturen zeigen ebene Filterschichten und bestätigen die hohe vertikale Positioniergenauigkeit, die mit diesem technologischen Ansatz erreicht werden kann.

Lithography-free micro- and nanostructuring based on conventional plasma etching

In now-a-days semiconductor and MEMS technologies the photolithography is the working horse for fabrication of functional devices. The conventional way (so called Top-Down approach) of microstructuring starts with photolithography, followed by patterning the structures using etching, especially dry etching. The requirements for smaller and hence faster devices lead to decrease of the feature size to the range of several nanometers. However, the production of devices in this scale range needs photolithography equipment, which must overcome the diffraction limit. Therefore, new photolithography techniques have been recently developed, but they are rather expensive and restricted to plane surfaces. Recently a new route has been presented - so-called Bottom-Up approach - where from a single atom or a molecule it is possible to obtain functional devices. This creates new field - Nanotechnology - where one speaks about structures with dimensions 1 - 100 nm, and which has the possibility to replace the conventional photolithography concerning its integral part - the self-assembly. However, this technique requires additional and special equipment and therefore is not yet widely applicable. This work presents a general scheme for the fabrication of silicon and silicon dioxide structures with lateral dimensions of less than 100 nm that avoids high-resolution photolithography processes. For the self-aligned formation of extremely small openings in silicon dioxide layers at in depth sharpened surface structures, the angle dependent etching rate distribution of silicon dioxide against plasma etching with a fluorocarbon gas (CHF3) was exploited. Subsequent anisotropic plasma etching of the silicon substrate material through the perforated silicon dioxide masking layer results in high aspect ratio trenches of approximately the same lateral dimensions. The latter can be reduced and precisely adjusted between 0 and 200 nm by thermal oxidation of the silicon structures owing to the volume expansion of silicon during the oxidation. On the basis of this a technology for the fabrication of SNOM calibration standards is presented. Additionally so-formed trenches were used as a template for CVD deposition of diamond resulting in high aspect ratio diamond knife. A lithography-free method for production of periodic and nonperiodic surface structures using the angular dependence of the etching rate is also presented. It combines the self-assembly of masking particles with the conventional plasma etching techniques known from microelectromechanical system technology. The method is generally applicable to bulk as well as layered materials. In this work, layers of glass spheres of different diameters were assembled on the sample surface forming a mask against plasma etching. Silicon surface structures with periodicity of 500 nm and feature dimensions of 20 nm were produced in this way. Thermal oxidation of the so structured silicon substrate offers the capability to vary the fill factor of the periodic structure owing to the volume expansion during oxidation but also to define silicon dioxide surface structures by selective plasma etching. Similar structures can be simply obtained by structuring silicon dioxide layers on silicon. The method offers a simple route for bridging the Nano- and Microtechnology and moreover, an uncomplicated way for photonic crystal fabrication.