Elaboration par PVD et caractérisation de couches minces ferromagnétiques sur film souple pour des applications hyperfréquence

Physical vapor deposition and characterization of ferromagnetic layers deposited onto flexible substrate for microwave applications

• Auteur / Autrice : Géraldine Perrin
• Direction : Jean-Claude Peuzin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Etude experimentale

Materiau ferromagnetique

Depot physique phase vapeur

Materiau composite

Radiofrequence

Hyperfrequence

Isolant

Couche mince

Etat amorphe

Alliage base cobalt

Nk

7550d

Pac

8115

Pac

Substrat polymere

Experimental study

Ferromagnetic materials

Physical vapor deposition

Composite materials

Radiofrequency

Microwave radiation

Insulating material

Thin films

Amorphous state

Cobalt base alloys

Nk

Résumé

Ce travail concerne l'elaboration et l'etude de nouveaux materiaux magnetiques destines a des applications radiofrequences et hyperfrequences entre 1 mhz et 20 ghz. Jusqu'a present, les materiaux preferes dans les applications radiofrequences et hyperfrequences ont ete les ferrites. Il s'agit de materiaux isolants mais ferrimagnetiques donc a faible aimantation spontanee. Or les alliages ferromagnetiques ont des proprietes bien superieures aux ferrites en particulier des aimantations 3 a 4 fois superieures. Mais ce sont des conducteurs metalliques qui ne peuvent etre utilises sous forme massive aux frequences elevees a cause de l'effet de peau. Le present travail transpose la solution du feuilletage aux hyperfrequences et demontre que des composites stratifies du type metal ferromagnetique - isolant peuvent concurrencer les ferrites et meme etre plus performants dans nombre de cas a condition de realiser des taux de charge convenables. Dans ce but, nos composites sont constitues d'empilements de films minces de polymere revetus du depot magnetique. Nous demontrons la possibilite de recouvrir par pulverisation magnetron au deroule de grandes surfaces de polymere (mylar ou kapton d'epaisseur 12 microns voire 3. 5 microns) par des alliages amorphes a base de cobalt, ayant en particulier une anisotropie uniaxiale planaire bien definie et controlee. Les proprietes dynamiques prevues (notamment la violation de la limite de snoek) sont verifiees et differentes solutions sont proposees pour modifier a volonte le spectre de permeabilite. Enfin, deux exemples de realisation de composants hyperfrequences utilisant ces materiaux sont donnes. Sur le plan theorique, nous corrigeons le modele classique de rytov et donnons les caracteristiques electromagnetiques effectives du composite. Nous calculons la contribution magneto-elastique a l'anisotropie dans le cas ou les contraintes sont anisotropes et la rigidite du substrat du meme ordre de grandeur que celle de la couche