Résumé de la thèse
Cette thèse s’inscrit dans le développement de résonateurs et oscillateurs pour les télécommunications, où la montée en fréquence et la stabilité restent des enjeux majeurs. L’objectif principal était de concevoir, fabriquer et valider un résonateur HBAR fonctionnant autour de 1 GHz, répondant aux contraintes de miniaturisation, de faible consommation et de robustesse mécanique.
Après une étude comparative des principales technologies (SAW, MEMS, DRO, BAW, FBAR, SMR), la technologie HBAR a été retenue pour son facteur de qualité élevé, sa capacité à fonctionner à haute fréquence et sa compatibilité avec les procédés de micro-fabrication. Plusieurs configurations de HBAR ont été étudiées. L’un des empilements proposés est sur une configuration de HBAR en LiNbO₃/quartz, celle-ci offre une bonne stabilité fréquentielle et de faibles pertes d’insertion. La fabrication a été réalisée par collage et amincissement de plaques, permettant d’obtenir les épaisseurs et orientations optimales. Plus de 2 000 résonateurs ont été produits, avec des performances conformes aux simulations (Q > 6 000, CTF ≈ –5 ppm/°C, pertes d’insertion < 12 dB). Plusieurs défis ont été surmontés, notamment l’inhomogénéité des épaisseurs, les pertes d’insertion dues aux pads, et la gestion des fissures dans le matériau piézoélectrique, grâce à des techniques de trimming, à l’optimisation de la géométrie des électrodes et à la réduction des contraintes thermomécaniques.
Un défi fondamental a été la sélection d’un harmonique unique parmi la multitude présente dans le spectre HBAR. Une méthode innovante, basée sur l’injection d’une fréquence ou phase externe et sur le principe de moiré, a été développée et validée par simulation. Enfin, la thèse a permis de proposer un premier modèle de résonateur HBAR répondant au cahier des charges, ainsi qu’une architecture permettant la sélection précise d’un seul harmonique autour de 1 GHz.
Mots clés
oscillateur, HBAR, résonateur, résonateur à couplage latéral, microfabrication, télécommunications, résonateur à ondes élastiques de volume à harmoniques élevés.
Texte intégral
Consulter la thèse (EN/FR) : Confidentielle jusqu’au 31/12/2028.