Développement de circulateurs à base d'oxyde magnétique pour applications hyperfréquences

par Anne-Sophie Dehlinger

Thèse de doctorat en Dispositifs de l'électronique intégrée

Sous la direction de Martine Le Berre et de Jean-Jacques Rousseau.

Soutenue en 2008

à Lyon, INSA .

mots clés

• Électronique industrielle
• Micro-ondes

Résumé

Notre étude s’inscrit dans le contexte de la miniaturisation et la montée en fréquence des systèmes de télécommunication, et plus particulièrement des composants passifs non-réciproques tels que les circulateurs. Ces composants exploitent les propriétés magnétiques des ferrites, à l’origine de leur non-réciprocité. Leurs dimensions sont actuellement importantes, résultant de l’emploi de ferrite sous forme massive, et d’aimants permanents. L’utilisation de couches minces autopolarisées de BaM est envisagée pour permettre la miniaturisation de tels dispositifs aux micro-ondes. L’objectif de ce projet concerne donc la réalisation par une technologie de fabrication coplanaire, à la fois collective et à faible coût, de circulateurs à couche mince de BaM, pour des applications autour de 40 GHz. Les propriétés (magnétostatiques, cristallographiques, mécaniques, et magnétiques en hyperfréquence) du BaM, fabriqué par pulvérisation cathodique radiofréquence, dans une gamme d’épaisseurs de 10-15 µm, sont optimisées pour permettre leur intégration. Plusieurs séries de prototypes sont ainsi fabriquées, puis caractérisées avec un testeur sous pointe, couplé à un analyseur vectoriel de réseau

Titre traduit

= Integration of barium ferrite sputtered films for coplanar circulators in the millimeter wave range

Résumé

Signal processing in telecommunication requires bath minaturized and high-frequency passive non-reciprocal deviees, such as circulators. Ln these components, the nonreciprocal nature of wave propagation in ferrites plays an essential role. The present use of bulk ferrites and permanent magnets in such components is responsible for large sizes. The development of self-polarised barium ferrite films (BaM) are of great interest to get miniaturization. The present work deals with the integration of barium ferrite sputtered films for coplanar circulators, working at frequencies above 40 GHz, including mass-production and low-cost process. The BaM films (in the thickness range of 10-15 IJm) are deposited on alumina substrate by RF magnetron sputtering. Magnetostatic, structural, mechanical, and magnetic properties in the millimeter wave range, are improved to enable the film's integration. Many prototypes are realised, and their microwave range characterization is performed using a network analyzer and a probing system.