Conception, fabrication et caractérisation de microactionneurs à base de nanotubes de carbone

Design, fabrication and characterization of microactuators based on carbon nanotubes

• Auteur / Autrice : Alexandre Zahy Raslan
• Direction : Skandar Basrour
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et nanoélectronique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dépôt chimique en phase vapeur

Microactionneurs

Nanotubes

Résumé

Les nanotechnologies offrent la possibilité de miniaturiser et réduire la consommation et le coût de fabrication des composants actuels. Elles permettent aussi de développer de nouvelles fonctionnalités afin de réaliser des systèmes intégrés de hautes performances pour des applications dans les domaines de l'électronique et des télécommunications. Les nanotubes de carbone sont particulièrement appropriés à être intégrés dans des NEMS, en raison de leurs dimensions et leurs propriétés mécaniques et électriques. Leur fréquence de résonance se situe dans la bande des GHz, ce qui les rend intéressants pour des systèmes micro-onde. Leur localisation directement sur dispositifs par la technique CVD (dépôt chimique en phase gazeuse) de croissance de NTC ouvre une voie pour la fabrication des NEMS à base de NTC. Toutefois il est intéressant de connaître le module de Young des NTC afin de dimensionner ces systèmes. Il est donc important de développer une technique caractérisation in-situ des NTC. Les travaux de cette thèse ont un double objectif : (1) l'extraction du module de Young des NTC obtenus par CVD et (2) la réalisation d'une brique de base permettant de lever les verrous technologiques liés à l'intégration des NTC. Une micro pince électrostatique à base de faisceaux de NTC verticaux a ainsi été modélisée et réalisée pour la première fois. La mesure expérimentale de la tension de pull-in de cette pince, associée à modèle électromécanique développé dans cette thèse, et qui prend en compte la densité des NTC a permis l'extraction du module de Young.

Nanotechnologies provide the possibility to reduce size, energy consumption and cost by miniaturizing of actual components. They allow also the development of new functionalities for high performances integrated systems for applications in the fields of electronic and telecommunication. Carbon nanotubes are particularly appropriate to be integrated in NEMS because of their dimensions and electrical and mechanical properties. Their mechanical resonance frequency located in the range of GHz make them attractive for promising applications in the microwave field. Their localization in-situ on devices using the CVD (Chemical Vapor Deposition) growth technique open a way for the fabrication of CNT based NEMS. However it is interesting to get the Young’s modulus of CNT in order to design NEMS devices. So, it may be important to develop an in-situ technique for CNT mechanical characterization. The work of this thesis has two aims: (1) the extraction of Young’s Modulus of CNT obtained par CVD and (2) the realization of a building block to remove the technological barriers associated with integration of CNT. Micro electromechanical tweezers based on vertical CNT ropes have been modelled and fabricated for the first time. The experimental measurement of the pull-in voltage of the tweezers, associated with the electromechanical model developed in this work, which takes into account the CNT rope density has allowed the extraction of the CNT Young’s modulus.