Elaboration de films piézoélectriques de PZT par procédé sol-gel composite : application à la transduction ultrasonore haute fréquence.

par Anthony Bardaine

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Olivier Acher.

Soutenue le 10-03-2008

à Tours , dans le cadre de Ecole doctorale Santé, sciences, technologies (Tours) , en partenariat avec SST/EA Milieux Magnétiques et Hyperfréquence (équipe de recherche) .

Le président du jury était Martine Lejeune.

Le jury était composé de Philippe Barboux, Mario Maglione, Philippe Boy, Franck Levassort.


  • Résumé

    A haute fréquence ultrasonore (HF), de 30 à 50 Mhz, la préparation de revêtements épais (20 à 40 um) offrant de bonnes propriétés piézoélectriques constitue un enjeu technologique majeur pour la réalisation de sondes echographiques performantes. Cette étude explore le procécé sol-gel composite pour l'élaboration de films piézoélectriques épais de PbZr0,52Ti0,48O3 (PZT). De la synthèse des solutions composites à l'intégration des films dans une sonde, chaque étape du procédé est étudiée pour répondre au cahier des charges : performance piézoélectrique, focalisation et haute fréquence ultrasonore. Ce travail a permis d'établir un protocole de préparation des films avec des coefficients ultramagnétiques (kt) supérieurs à 40%. Ces résultats prometteurs ont permis de réaliser deux prototypes de transducteurs mono et multiéléments (barrette). Ceux-ci présentent des performances électroaccoustiques élevées, et montrent la pertinence de ce procédé pour la fabrication de transducteurs ultrasonores HF.

  • Titre traduit

    Elaboration of PZT piezoelectric films using a composite sol-gel process : application to high frequency ultrasonic transduction


  • Résumé

    At high ultrasonic frequency (HF), from 30 to 50 Mhz, good piezoelectric films in the 0-40 um thickness range have to be prepared to build high performing probes. This study explores the sol-gel composite process to develop piezoelectric thick films of PbZr0,52Ti0,48O3 (PZT). From solutions synthesis to film in probes integration, each step of the process is studied to respect specification : piezoelectric performance focusing and high frequency. Composites films with effective coupling coefficient (Kt) above 40% have been here obtained. These promising results allowed the fabrication two types of transducter : a single element and a 128 element linear array. These transducters working at 20 and 30 MHz have both high electro accoustical performances, and definitively show that this composite sol-gel process is of interest for the high frequency ultrasonic transducer fabrication.

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