Thèse soutenue

Dépôt par voie sol-gel de films ferroélectriques : caractérisation à large gamme de fréquences et réalisation de composants microondes accordables

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Auteur / Autrice : Abderrazek Khalfallaoui
Direction : Jean-Claude CarruGabriel Vélu
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique
Date : Soutenance en 2010
Etablissement(s) : Littoral

Mots clés

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Mots clés libres

Résumé

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Ce travail s’inscrit dans le contexte des matériaux ferroélectriques sous forme de couche mince et leurs applications aux dispositifs accordables en microondes. Après une présentation du matériau BaxSr1-xTiO3 (BST) et un état de l’art des dispositifs accordables, nous présentons l’étape de l’élaboration du film BST par voie sol-gel. Les films sont déposés sur substrats silicium/platine et saphir. Des caractérisations physiques (DRX, MEB et AFM) et diélectriques sont ensuite présentées pour un film BST non dopé. Dans le but d’améliorer les propriétés diélectriques du BST, une étude en fonction de taux de baryum et de différents dopages est menée. Cette étude nous a permis dans un premier temps de choisir la composition la mieux adaptée à notre application à savoir Ba0. 5Sr0. 5TiO3 (BST50/50) qui est dans l’état paraélectrique à l’ambiante. Ensuite des dopants sont introduits avec cette composition. L’ajout de magnésium a pour effet de réduire la tangente de pertes diélectrique jusqu'à 0. 7% à 1 MHz. Par contre le potassium permet d’améliorer l’accordabilité par rapport au film Ba0. 5Sr0. 5TiO3 (BST) non dopé. L’intégration de ces films BST dans des structures microondes nécessite de mettre en évidence ces potentialités aux très hautes fréquences. A cet effet, des capacités de type interdigitées (CID) ont été réalisées sur un film Ba0. 5Sr0. 5TiO3(BST50/50) non dopé. Nous avons effectué des mesures en fonction de l’espacement entre doigts de la CID dans une gamme de fréquence allant de 1 à 30GHz. Il s’est avéré que l’espacement entre doigts a un impact prépondérant sur les caractéristiques diélectriques de la CID déposée sur BST. Enfin, des circuits déphaseurs analogiques ont été conçus et caractérisés. Nous avons effectué des modifications dans la conception des déphaseurs tels que l’élimination des « taper » d’accès et le remplacement de la capacité variable de type CID par des capacités de type ligne en vis-à-vis. En termes de déphasage, nous avons réussi à obtenir un déphasage de 45° en appliquant une tension faible de 7. 5 volts à 40 GHz. Les performances obtenues montrent les potentialités des films minces ferroélectriques de BST en microonde en vue de réaliser des composants accordables en fréquence.