Optimisation du dépôt de films minces de BSTO et de tricouches YBCO/BSTO/YBCO ; phénomènes de croissance et d'interfaces, application à la réalisation de composants hyperfréquences accordables

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

couches minces, matériaux ferroélectriques, supraconducteurs, diélectriques, dépôt par laser pulsé, cristallographie

Mots-clés

SupraconducteursSupraconducteurs -- Thèses et écrits académiques,

Ablation laser (fabrication) - Thèses et écrits académiques,

Microondes - Thèses et écrits académiques,

Couches minces ferroélectriques - Thèses et écrits académiques

Ce travail consiste en l'étude de films minces de BaₓSr₁₋ₓTiO₃ (BSTO), de bicouches BSTO/Y₁Ba₂Cu₃O₇₋d (YBCO), de tricouches YBCO/BSTO/YBCO déposés par ablation laser sur substrats monocristallins de MgO. Il se divise en quatre parties principales. Le premier chapitre rappelle les concepts fondamentaux concernant les condensateurs ainsi que les propriétés des matériaux ferroélectriques utilisés. Le second chapitre décrit les dispositifs expérimentaux et modes opératoires mis en œuvre, qu'ils concernent la réalisation de cibles massives, l'élaboration des films ou la détermination de leurs propriétés. L'accent est mis sur l'analyse "in situ" RHEED (Reflexion High Energie Electron Diffraction) qui permet l'estimation de la rugosité de surface et de la qualité des interfaces. Dans le troisième chapitre, nous avons montré la corrélation entre les propriétés cristallographiques et diélectriques des films de BSTO déposés sur substrats monocristallins MgO en fonction des principaux paramètres de dépôt (température, pression d'oxygène, épaisseur). La maîtrise des contraintes à l'interface film/substrat à conduit à l'élaboration de films de BSTO de 900 nm, mono-orientés (00l) présentant des constantes diélectriques de 2000 à 12,5 GHz. Dans le quatrième chapitre nous avons étudié l'insertion de films de BSTO dans des micro-dispositifs radiofréquences (Multicouches pour deux compositions de BSTO x = 0,67 et 0,1). Pour ceci, des condensateurs tricouches YBCO/BSTO/YBCO, conçus pour un fonctionnement à basse température (77 K), sont caractérisés. Enfin, nous présentons l'insertion de films de BSTO amorphes et d'alumine dans des dispositifs MEMS (MicroElectroMechanical Systems).