Résumé de la thèse
Les matériaux piézoélectriques sans plomb sont activement étudiés pour la récupération d'énergie, ainsi que les capteurs et les dispositifs d'ondes acoustiques haute fréquence. Dans ce manuscrit, différentes architectures et processus de microfabrication basés sur les cristaux piézoélectriques de LiNbO3 et de KTa1-xNbxO3 sans plomb sont étudiés.
Dans une première partie, un récupérateur d'énergie de LiNbO3 sur un substrat en silicium est fabriqué en utilisant le collage et le polissage de wafer. Les transducteurs ont atteint l'une des densités de puissance les plus élevées (965 μW/cm2/g2) par rapport aux dispositifs de récupération vibratoire avec ou sans plomb. Ensuite, la scalabilité du LiNbO3/Si vers les dispositifs de technologie MEMS est étudiée avec la gravure du LiNbO3 et du silicium. La gravure du LiNbO3 a été réalisée en mettant en œuvre une gravure ionique réactive en mode pulsé en utilisant les gaz Ar et SF6. Un capteur accélérométrique a été démontré.
Dans une deuxième partie, notre intérêt s'est tourné vers les substrats métalliques flexibles. Une grande avancée a été réalisée en adaptant la technologie de collage Au-Au du LiNbO3 aux substrats métalliques. Les performances d'une poutre bimorphe de LiNbO3-acier inoxydable-LiNbO3 ont atteint 209,7 μW/cm2/g2 à 39,3 Hz.
Enfin, nous étudions des matériaux piézoélectriques alternatifs sans plomb KTa1-xNbxO3, pour une application dans les dispositifs SAW. Tout d'abord, une caractérisation structurelle et microstructurale du cristal a été effectuée, suivie de la fabrication et de la caractérisation d'un résonateur SAW simple port. Un couplage électrotechnique de 80 % a été obtenu, tandis que 49 % a été obtenu pour les résonateurs KNbO3.
Mots clés
microfabrication, matériaux piézoélectriques, ondes acoustiques de surface, énergie, conversion directe, niobates et tantalates alcalins, récupération de l'énergie piézoélectrique, résonateur SAW
Texte intégral
Thèse confidentielle jusqu’au 15/07/2034.