Etude et realisation d'une matrice de detecteurs bolometriques de tres haute resolution. Interet d'une conception en couches minces

par KARIM DJOTNI

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Pierre Garoche.

Soutenue en 1995

à Paris 11 .

mots clés

Résumé

Le developpement considerable des detecteurs bolometriques au cours de la derniere decennie temoigne de la puissance et de la sensibilite de la mesure thermique d'un depot d'energie. Notre etude se situe dans le cadre de la recherche d'une resolution ultime en energie et en position. Nous avons mis au point un dispositif ultravide qui a rendu possible l'optimisation des conditions de depot, d'adhesion et de traitement thermique des detecteurs, grace a la capacite de transferer l'echantillon entre les differentes enceintes, sans remise a l'air. Cet appareillage nous a permis de developper un bolometre entierement constitue de films minces, centre sur un materiau thermometrique de 10 nm d'epaisseur, ayant une tres faible capacite calorifique et une tres bonne sensibilite, grace aux proprietes de la transition metal-isolant. Le volume et la forme de chacun des elements du bolometre composite sont definis par un masquage mecanique et une gravure ionique, ce qui nous permet de concevoir un detecteur pour lequel la capacite calorifique, le temps de reponse thermique et l'impedance electrique de chaque element peuvent etre definis en jouant sur l'epaisseur des films et leur facteur de forme. Deux bolometres prototypes ont ete fabriques par cette methode. L'un est destine a l'astrophysique spatiale, l'autre est destine a des mesures calorimetriques de monocouches atomiques. Nous montrons qu'une limite a la reduction de la taille du volume actif du materiau apparait a basse temperature, et que cette limite est liee a la decroissance tres rapide du couplage electron-phonon avec la temperature. Elle est evaluee, sur le plan theorique, pour un microbolometre de 10 m par 11 m. Ceci nous conduit a montrer que la reduction de la temperature de fonctionnement aux plus basses temperatures ne represente pas un optimum pour un microbolometre

Titre traduit

Study and design of a very high resolution matrix of bolometric detectors. Advantage of an all thin film concept

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