Synthèse et caractérisations de couches minces de matériaux piézoélectriques sans plomb / Sébastien Quignon ; sous la direction de Denis Remiens

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Microélectronique

Silicium -- Substrats

Pulvérisation cathodique

Matériaux piézoélectriques

Couches minces

Remiens, Denis (1959-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Desfeux, Rachel (Président du jury de soutenance / praeses)

Bouregba, Rachid (1964-.... ; enseignant-chercheur en électronique) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Guyomar, Daniel (19..-.... ; auteur en électronique) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Duclere, Jean-René (Membre du jury / opponent)

Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (Valenciennes, Nord ; 1970-2019) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013) (Autre partenaire associé à la thèse / thesis associated third party)

Résumé / Abstract : Intérêt industriel, pression politique : deux raisons majeures pour lesquelles la synthèse de couches minces piézoélectriques sans Plomb performantes est devenue un sujet de recherche important. L’objectif de ces travaux est la synthèse et la caractérisation d’un matériau prometteur : le BNT. L’élaboration de couches minces de BNT par pulvérisation cathodique rf-magnetron a été optimisée. L’étude montre qu’un recuit à 675°C sous Oxygène permet la meilleure cristallisation du BNT. Les caractérisations électriques ont mis en évidence de bonnes propriétés diélectrique, ferroélectrique et piézoélectrique. Les valeurs de polarisation et de déplacement obtenus en appliquant un champ électrique sont remarquables. Cependant, les valeurs rémanentes sont peu élevées. L’étude en température a permis de déterminer les transitions de phase et de démontrer le caractère relaxeur du BNT. Le mélange de BT avec le BNT dans une solution solide doit améliorer les performances électriques. Des courants de fuite ont provoqué l’effet inverse c'est-à-dire une dégradation des propriétés de nos couches minces.

Résumé / Abstract : Industrial interest, political pressure: two major reasons for the synthesis of unleaded piezoelectric thin layers with high performances have become an important research topic. The objective of this work is the synthesis and characterization of a promising material: NBT. The development of NBT thin films by rf-magnetron sputtering was optimized. The study shows that annealing at 675°C under oxygen allows better crystallization of NBT. Electrical characterizations showed good dielectric, ferroelectric and piezoelectric properties. Polarization and displacement values obtained by applying an electric field are remarkable. However, values of remnant polarization are low. The temperature study was used to determine phase transitions and highlighted the relaxor character of NBT. The mixture of BT with the NBT in a solid solution should improve the electrical performances. Leakage currents caused the opposite effect, that is to say, a degradation of the properties of our thin films.