Caractérisations diélectriques très large bande de films minces ferroélectriques de BaxSr(1-x)TiO3 pour des applications de reconfigurabilité de dispositifs hyperfréquences

Broadband dielectric characterization of BaxSr(1-x)TiO3 ferroelectric thin films for reconfigurability applications of microwave devices

• Auteur / Autrice : Areski Ghalem
• Direction : Denis Remiens, Tuami Lasri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique. Micro et nano technologie
• Date : Soutenance le 10/12/2014
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Institut d'Electronique- de Microélectronique et de Nanotechnologie - Université de Valenciennes / IEMN-DOAE
• Partenaire(s) de recherche : Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Jury : Président / Présidente : El Hadj Dogheche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Denis Remiens, Tuami Lasri, Philippe Lecoeur, Hong Wu Li, Mai Pham-Thi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Lecoeur, Hong Wu Li

Mots clés

Mots clés contrôlés

Permittivité

Pulvérisation cathodique -- Applications industrielles

Couches minces ferroélectriques

Dispositifs à micro-ondes

Mots clés libres

Bst

Accordabilité

Dispositifs microondes

Résonateurs

Structure coplanaire

Capacité interdigitée

Films ferroélectriques

Couches minces.

Bst

Tunability

Microwaves device

Resonator

Coplanar structure

Interdigitated capacitances

Ferroelectric

Thin films.

Résumé

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de l’intégration des films minces ferroélectriques de BaxSr(1-x)TiO3 au sein de dispositifs microondes. Dans un premier temps, les caractéristiques diélectriques des films de B0.3S0.7TiO3 déposés par pulvérisation cathodique ont été déterminées. Il a été mis en évidence l’intérêt d’une couche tampon dans le contrôle de l’orientation des films ainsi que son impact dans l’évolution des propriétés diélectriques. L’utilisation d’une structure coplanaire optimisée a été utilisée dans le but de déterminer les évolutions fréquentielles de la permittivité, des pertes ainsi que de l’accordabilité jusqu’à 67 GHz. La caractérisation du matériau a permis la réalisation et la qualification de l’élément de base dans la conception de dispositifs microondes accordables : la capacité ferroélectrique. Le phénomène d’agilité a été mis en exergue au sein de cette structure.Par la suite, une analyse complète a été menée sur un dispositif de type résonateur. Une étude analytique couplée à la réalisation de démonstrateur a permis de mettre en évidence la configuration nous permettant d’exploiter au mieux les propriétés des films de BST.

This work is dedicated to the integration of ferroelectric BaxSr(1-x)TiO3 thin films in microwave devices. Initially, the dielectric properties of B0.3S0.7TiO3 films deposited by radiofrequency magnetron sputtering were determined. It has been demonstrated the influence of a buffer layer in the control of orientation films and the impact in the evolution of dielectric properties. The realization of optimized coplanar waveguide has permit to determine the frequency evolution of permittivity, loss factor and tunability up to 67 GHz. The characterization of the dielectric properties has enabled the realization and qualification of the basic element in the design of tunable microwave devices: the ferroelectric capacitance. The agility property has been highlighted within this structure. Subsequently, a complete analysis was conducted on a resonator. An analytical study coupled with the demonstrator realization highlighted the configuration allowing us to exploit the properties of BST films.