Sur la conception de microrésonateurs en arséniure de gallium : excitation piézoélectrique et micro-usinage chimique

par Georges Huve

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Thérèse Leblois.

Soutenue en 2005

à Besançon , en partenariat avec Université de Franche-comté. UFR des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Ce travail de thèse s'articule autour de deux thèmes. Le premier est la modélisation d'un résonateur piézoélectrique en GaAs. Le second concerne la caractérisation des effets d'anisotropie spécifiques à l'usinage chimique du cristal d'arséniure de gallium. Une confrontation des deux études devrait offrir des perspectives intéressantes dans le domaine des microcapteurs résonants en GaAs. Dans la première partie, après une présentation des propriétés piézoélectriques et mécaniques du GaAs, nous cherchons les orientations permettant d'exciter les modes d'élongation, de flexion et de torsion dans un barreau. Les expressions des fréquences mécaniques de résonance sont établies en utilisant une modélisation analytique. La sensibilité en température et l'effet de désorientation du barreau sur la fréquence sont présentés. L'étape suivante consiste à déterminer les dimensions des électrodes excitatrices pour chacun des modes. Une modélisation analytique conduit à la détermination du coefficient de couplage et des paramètres statiques et motionnels du résonateur en fonction des dimensions des électrodes. Le deuxième chapitre est consacré à l'usinage chimique anisotrope du GaAs. Après un état de l'art consacré à la modélisation de l'attaque chimique, nous appliquons le modèle K. T. Aux cristaux III-V. Nous détaillons les méthodes expérimentales de mesure des paramètres géométriques de microstructures usinées chimiquement, puis nous présentons les résultats relatifs à des micro-structures 3D usinées sur les quatre plans {100}, {110}, {111}A et {111}B. La gravure a été effectuée dans le bain d'attaque H2SO4 :H2O2 :H2O et H3PO4 :H2O2 :H2O. Les résultats précédents nous permettent d'analyser les sous gravures en coin concave et en coin convexe.

  • Titre traduit

    Modelling of a piezoelectric resonator in GaAs and micromachining


  • Résumé

    This work of thesis is articulated around two topics. The first one is the modelling of a piezoelectric resonator in GaAs. The second one relates to the characterization of the effects of anisotropy specific to the GaAs micromachining. A confrontation of the two studies should offer interesting prospects in the field of the resonant microsensors in GaAs. In the first part, after a presentation of the piezoelectric and mechanical properties of GaAs, we seek the orientations which enable to excite the longitudinal, flexural and torsional vibrations of a bar. The expressions of the mechanical frequencies of resonance are established by using an analytical modelling. The sensitivity in temperature and the effect of disorientation of the bar on the frequency are presented. The following stage consists in determining the dimensions of the electrodes for excitation of each mode. An analytical modelling leads to the determination of the coefficient of coupling and static and motional parameters of the resonator according to dimensions of the electrodes. The second chapter is devoted to the GaAs micromachining. After consulting preliminary studies devoted to the numerical simulation of etching shapes, we apply K. T. Model to the III-V crystals. We detail the experimental methods of measurement of the geometrical parameters of micromachined microstructures, then we present the results relating to 3D microstructures etched on the four plans {100}, {110}, {111}A and {111}B. The etching was carried out in H2SO4 :H2O2 :H2O and H3PO4 :H2O2 :H2O solution systems. The preceding results enable us to analyze concave and convex undercuts

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Informations

  • Détails : 1 vol. (171 p.)
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliographie p. 162-166

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Sciences - Sport (Besançon).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SCI.BESA.2005.38
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