Développement de matériaux thermistors pour applications bolométriques

Development of thermistors for bolometric applications.

• Auteur / Autrice : Florian Bourgeois
• Direction : Guy Feuillet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 28/10/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire d'Electronique, de Technologie et d'Instrumentation
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Electronique et des Technologies de l'Information
• Jury : Président / Présidente : Michel Pons
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guy Feuillet, Olivier Thomas, Olivier Legras, Claude Gilbert, Stephen Hall, Jean Hugonnard
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Daniel Chateigner, Philippe Tailhades, Joseph Dichy

Mots clés

Mots clés libres

Microbolomètres

Imagerie Infra Rouge

Films minces nanocristallins

IBS

MOCVD

Thermistor

Bruit en 1/f

TCR

Bolometers

IR imaging

Nanocrystalline thin films

IBS

MOCVD

Thermistors

1/f noise

TCR

Résumé

La technologie des microbolomètres est à ce jour la plus avancée pour l'imagerie IR non refroidie. Le LETI développe une technologie basée sur l'utilisation du silicium amorphe comme matériau thermistor. L'introduction d'un matériau alternatif doit permettre de poursuivre l'amélioration des performances. Cette étude considère une solution alternative à base de films minces d'oxydes nanocristallins. Deux procédés sont envisagés : le dépôt IBS et le dépôt MOCVD. L'étude des procédés ainsi que la caractérisation des matériaux ont permis la maîtrise et la compréhension des évolutions structurales et fonctionnelles mises en jeux. Des caractérisations électriques (résistivité, TCR, bruit en 1/f) sur dispositifs ont permis de débattre de l'intérêt de ces nouveaux matériaux. Une réflexion a été menée sur les relations microstructure-propriétés.

Microbolometers FPAs are nowadays the most advanced technology for uncooled IR imaging. Developments at CEA-LETI are based on the use of amorphous silicon as thermistor material. Introduction of an alternative material is necessary to keep on improving detectors performances. This study considersnanocrystalline oxides thin films as an alternative material. Two deposition techniques have been studied : IBS and MOCVD. Process studies as well as materials characterizations allowed us to control and understand the involved micro-structural evolutions. Electrical characterizations (resistivity, TCR, 1/f noise) on integrated devices were achievedin order to estimate the potential of these new materials. Microstructure-property relationships are also discussed.