Nouveaux matériaux pour antennes miniatures agiles en fréquence : synthèse et caractérisation diélectriques de films minces oxynitrures

New materials for miniaturized frequency agile antennas : synthesis and dielectric characterization of oxynitride thin films

• Auteur / Autrice : Yu Lu
• Direction : Ala Sharaiha, Claire Le Paven-Thivet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antennes miniatures

Pérovskites

Pulvérisation cathodique

Couches minces

Diélectriques

Résumé

Cette thèse porte sur le dépôt et la caractérisation diélectrique des matériaux perovskites La-Ti-O-N pour des applications antennaires hyperfréquences. Ces composés ont été déposés en couches minces par pulvérisation réactive à partir de cibles oxyde et oxynitrure. Selon le gaz réactif utilisé, plusieurs compositions ont été atteintes, couvrant un large spectre de propriétés diélectriques. Les films oxynitrures LaTiO2N montrent des constantes diélectriques élevées en basses et hautes fréquences, qui s'accompagnent de fortes pertes diélectriques. Des accordabilités limitées ont été mesurées à basses fréquences (8 % sous un champ de 16,7 kV/cm). Les couches oxydes montrent de très faibles pertes diélectriques (~ 1 %) à 10 GHz sans agilité. La combinaison composite de ces deux phases a pu être réalisée par dépôt multicouches. Une accordabilité de 15 % sous 44 kV/cm a été mesurée sur une bicouche oxynitrure/oxyde, associée à une baisse significative des pertes diélectriques.

This thesis presents a study of the dielectric properties of perovskite La-Ti-O-N thin films for microwave applications. Thin films have been deposited by reactive RF sputtering from oxide or oxynitride targets. Depending on deposition conditions, and especially the plasma composition, different compositions have been obtained leading to a broad spectrum of dielectric properties. Oxynitride films show high dielectric constants that are associated with high dielectric losses. A limited tunability of 8 % under 16. 7 kV/cm has been measured at low frequencies. Furthermore, the oxide thin films show low dielectric losses (~ 1 %) at 10 GHz but no agility. The composite combining results in an oxynitride/oxide bi-layer. That way, a tunability of about 15 % under 44 kV/cm can be reached while maintaining acceptable levels of dielectric loss.