Caractérisation électromagnétique de nouveaux matériaux pour des applications industrielles aux fréquences micro-ondes

Electromagnetic characterization of new materials for industrial applications up to microwave frequencies

• Auteur / Autrice : Oumy Ndiaye-Tandia
• Direction : Bertrand Bocquet, Djamel Allal, Michaël Charles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et nanotechnologies, Acoustique et Télécommunications
• Date : Soutenance le 04/12/2014
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Laboratoire national de métrologie et d'essais (France)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lignes de transmission pour microondes

Permittivité

Mesures microondes

Propriétés électromagnétiques

Couches minces ferroélectriques

Mots clés libres

Pertes électromagnétiques

Résumé

Cette thèse entre dans le cadre d’un projet de recherche intitulé Electromagnetic Characterization of new Materials for Industrial Applications up to microwave frequencies (EMINDA). Il a pour objectif principal de développer une traçabilité électromagnétique de matériaux fonctionnels afin de permettre l’adoption de ces matériaux dans les industries européennes plus particulièrement dans le domaine de l’électronique. Le projet vise dans un premier temps à développer des techniques de caractérisation électromagnétiques des matériaux à l’échelle submicronique aux fréquences micro-ondes, puis par la suite à élargir la traçabilité métrologique de ces matériaux car la métrologie des propriétés électromagnétiques des matériaux. Une technique de caractérisation électromagnétique sur des matériaux ferroélectrique (BST et PZT) en couches minces à partir d’une topologie CPW pour en déterminer leurs propriétés électromagnétiques a été développée dans cette thèse. La topologie CPW a été privilégiée dans la réalisation de ces mesures hyperfréquences, car elle est compatible avec les exigences métrologiques de traçabilité des mesures aux unités du SI. Ce travail de thèse a également pour objectif de réaliser des mesures comparatives entre laboratoires nationaux de métrologie utilisant des techniques expérimentales différentes. Ces travaux constitueront au final au niveau européen, une base de mesures des propriétés électromagnétiques de matériaux émergents dans l’industrie avec une grande précision sur les incertitudes pour des mesures allant jusqu’à 110 GHz.

This thesis is part of a Join Research Project entitled Electromagnetic Characterization of new Materials for Industrial Applications up to microwave frequencies (EMINDA). The central aim of EMINDA is to develop traceable Electromagnetic (EM) materials metrology to enable the uptake of new EM and functional materials by European industries, especially electronics and ICT related industries.The project aims initially to develop techniques for electromagnetic characterization of materials at the submicron scale to microwave frequencies, and later to extend the metrological traceability of these materials. An electromagnetic characterization technique has been developed to extract electromagnetic properties of ferroelectric thin films (BST and PZT) from a CPW topology (CoPlanar Waveguide). CPW measurements on such thin-films have been shown to be the most tractable for metrological purposes.This thesis also aims to make comparative measurements between national metrology institutes using different experimental techniques. This work will constitute at European level, a measurement base of electromagnetic properties of emerging materials in industry with high accuracy on uncertainties measurements up to 110 GHz.