Paul Chapellier soutiendra sa thèse le 9 décembre 2019 à 14h sur le sujet « MEMS piézoélectriques pour applications temps-fréquence », préparée à l’ONERA sous la direction de Bernard DULMET (FEMTO-ST) et l’encadrement de Pierre Lavenus (ONERA/DPHY).

La soutenance aura lieu dans la salle Cnontensou au Centre ONERA de Châtillon, 29 avenue de la Division Leclerc, 92320 CHATILLON
Merci de contacter sylvie.nicolle-douet@onera.fr pour les formalités d’accès au Centre.

Résumé :

Les oscillateurs hautes performances mettent en œuvre un résonateur mécanique présentant un facteur de qualité élevé et vibrant à une fréquence typique de 10 MHz. Le résonateur est généralement une pastille de quartz, réalisée par usinage individuel, d’environ 200 mm 3 , et placée dans une enceinte thermalisée. Dans le contexte de miniaturisation des composants électroniques, conséquence du développement des technologies embarquées, des objets connectés et des nouvelles normes de télécommunication, une réduction du volume du résonateur et l’utilisation de procédés de fabrication collectifs permettraient une réduction importante de l’encombrement, du coût et de la consommation de ces oscillateurs. Pour répondre aux besoins de ces technologies émergentes, un résonateur planaire en quartz à haut facteur de qualité et réalisable à large échelle a été développé. Au cours de cette thèse, nous avons mis au point un procédé de fabrication original utilisant la gravure réactive ionique profonde du quartz pour pallier l’impossibilité de graver le résonateur par l’usinage chimique standard par voie humide. L’optimisation d’une recette de gravure ionique adaptée à l’usinage de 100 μm de quartz, et ce, de manière anisotrope et présentant une faible rugosité ainsi que le développement du masque de gravure associé ont fait l’objet d’une attention particulière. La montée en maturité des moyens de fabrication a été validée par la réalisation de prototypes de
résonateurs. Ces derniers ont présenté des facteurs de qualité à l’état de l’art des micro-résonateurs en quartz. Un premier prototype d’oscillateur intégrant un des résonateurs miniatures a également été caractérisé. Les performances et les pistes d’amélioration identifiées confirment la pertinence du résonateur développé pour des applications d’oscillateurs alliant hautes performances, faible consommation et encombrement réduit.

Amina Saadani soutiendra sa thèse le 12 décembre 2019 à 14h30 sur le sujet « Électrodes à cristaux bidimensionnels pour micro/nano-résonateurs piézoélectriques à très haut facteur de qualité », préparée à l’ONERA sous la direction de Fabrice Sthal (FEMTO-ST) et l’encadrement d’Olivier Le Traon et Pierre Lavenus (ONERA/DPHY).

La soutenance aura lieu dans la salle Ay-02-63 du Centre de Meudon de l’ONERA, 8 rue des Vertugadins, 92190 Meudon
Merci de contacter sylvie.nicolle-douet AT onera.fr pour les formalités d’accès au Centre.

Résumé :

La mise en vibration d’un résonateur piézoélectrique nécessite généralement le dépôt d’électrodes conductrices à la surface du matériau cristallin afin d’exciter et de détecter les modes de vibration. Les électrodes conventionnelles sont réalisées par dépôt de couches métalliques d’environ 200 nm d’épaisseur. Dans le cadre de la miniaturisation des résonateurs, ces électrodes métalliques s’avèrent intrusives et limitent le facteur de qualité de ces résonateurs, ce qui impacte les performances du résonateur, notamment en termes de bruit de phase et de stabilité de fréquence. Ces travaux de thèse ont pour but d’identifier et d’étudier des solutions alternatives aux électrodes métalliques sur des résonateurs en quartz (gyromètre, accéléromètre, résonateur pour le temps-fréquence). Les cristaux bidimensionnels (2D) ainsi que les encres conductrices, qui allient à la fois de bonnes propriétés électroniques et une faible épaisseur, sont les deux alternatives envisagées. Trois approches permettant la mise en œuvre de ces électrodes alternatives sont présentées. La première consiste à transférer le graphène sur le résonateur et de mettre en forme les électrodes par des moyens de fabrication issus de la microtechnique. Dans la deuxième approche, le graphène transféré est mis en forme par un faisceau d’ions focalisé. Enfin, des électrodes à base de nanoparticules d’or sont déposées en couches minces sur un gyromètre dans la troisième approche. Les performances des résonateurs réalisés sont analysées et discutées.