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Thèse soutenue

Etude de matériaux ferroélectriques à base de titanate de baryum : application à l'intégration de composants passifs en électronique de puissance

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Auteur / Autrice : Dinh Quang Nguyen
Direction : Vincent Bley, Sophie Guillemet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance en 2006
Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

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Ce travail concerne l'étude de matériaux ferroélectriques à base de titanate de baryum et leur application dans le cadre de l'intégration de composants passifs en électronique de puissance. Les principales caractéristiques électriques de matériaux à base de titanate de baryum purs ou dopés sont déterminées (permittivité, pertes diélectrique) et ce quelle que soit leur forme (céramique ou couches épaisses) et quelle que soit la technique de frittage mise en œuvre (classique ou frittage flash, SPS). Les céramiques obtenues à partir de poudres synthétisées par la méthode hydrothermale ou par co-précipitation et frittées classiquement (à 1250°C pendant 10h ou 20h) montrent une permittivité élevée, de l'ordre de 11000 à la température de Curie et de 3100 à température ambiante. Ces valeurs sont respectivement de l'ordre de 9400 et de 8500 pour les céramiques dopées au lanthane. De plus, les céramiques de composition identique, frittées par SPS, présentent des permittivités colossales (270000 à la température ambiante) et relativement stables avec la température. Des corrélations entre les propriétés électriques, la microstructure et le procédé de fabrication de la céramique sont proposés. Dans une deuxième étape, après optimisation de leurs propriétés, ces matériaux sont utilisés dans le cadre de l'intégration de composants passifs. Ainsi, en vue de réaliser un filtre, le matériau diélectrique de forte permittivité est associé à un conducteur présentant une grande perméabilité. Les premiers résultats obtenus sont intéressants. Les prototypes fabriqués assurent les exigences du filtre passe – bas intégré pour un convertisseur (volume réduit et atténuation supérieure à 40 dB/décade). La structure proposée s'adapte bien à la méthode de dépôt envisagée : la technique de sérigraphie. On peut ainsi déposer des couches épaisses de diélectrique et de conducteurs en superposition et les co-fritter. L'ensemble du procédé de fabrication d'un filtre intégré a pu être optimisé.