Abstract FR:

Cette these traite de la bistabilite magnetique d'electrons de conduction dans l'oxyde de gallium sous-stoechiometrique en oxygene. Il s'agit d'une bistabilite de l'interaction d'un rayonnement microonde avec le systeme quantique a deux niveaux constitue par les deux etats de spin d'un electron de conduction. La transition presente une forme en aileron de requin, ce qui se traduit par une hysteresis de la resonance paramagnetique des electrons. Cette memoire d'electrons libres devrait etre frequemment rencontree parmi les conducteurs electroniques et pourtant elle n'est observee que dans l'oxyde de gallium. L'objectif est donc de comprendre la relation entre la structure du materiau et l'existence de cette propriete. Ce phenomene est du a un temps de relaxation de spin electronique t#2 extremement long et a une interaction hyperfine tres forte entre les electrons de conduction et les noyaux de gallium. Nous avons montre par une etude theorique et experimentale de la structure de bande de ga#2o#3-, que le temps de relaxation t#2 est quantitativement justifie par l'anisotropie de la bande de conduction et que l'intensite de l'interaction hyperfine s'explique bien par la composition de cette bande en orbitales 4s des ions ga#3#+. Il a ete egalement montre que la bistabilite est extremement sensible a la moindre variation de t#2 ou du champ nucleaire lorsque ces deux grandeurs ne sont pas suffisamment elevees. Pour remedier a ce probleme et controler le phenomene en jouant sur la chimie du materiau, nous avons substitue partiellement les ions ga#3#+ de la structure ga#2o#3- par des ions in#3#+. Il a ete montre que, en accord avec l'etude precedente de la structure de bande, les orbitales 5s (et 5p) des ions in#3#+ participent au bas de la bande de conduction, ce qui a permis d'atteindre un champ nucleaire beaucoup plus eleve que dans ga#2o#3. L'etude des proprietes optiques de ga#2o#3- a montre que la fluorescence bleue dans ce materiau est provoquee par la recombinaison d'un exciton piege sur un defaut accepteur de la forme (v#o,v#g#a)', probablement precedee de la capture par l'accepteur de l'electron d'un donneur selon un mecanisme de type donneur-accepteur