SOUTENANCE DE THESE
16/02/2015
LE BOURDAIS David 16/02/15 IEF (salle 44) à 14h.

SUJET : Microcapteurs de pression à base de manganites épitaxiées

Son directeur de recherches : Lecoeur Philippe

• Agnus Guillaume (Examinateur)
• Keller Niels (Rapporteur)
• Lefeuvre Elie (Membre invité)
• Marti Nicolas (Membre invité)
• Méchin Laurence (Rapporteur)
• Pasquier Claude (Examinateur)
• Wolfman Jérôme (Examinateur)

Résumé :
Les oxydes sont des matériaux complexes possédant une physique riche et toujours au centre de nombreuses recherches. Parmi ces oxydes, les manganites ont retenu notre attention car ils présentent une transition métal-isolant abrupte en température, générant un très fort coefficient en température en conditions d’environnement standards. L’objectif de ce travail est de démontrer que ce fort coefficient peut être exploité pour l’amélioration des performances des jauges de pression de type Pirani qui subissent un certain essoufflement dans leur développement. La voie menant à l’aboutissement d’une telle jauge à base d’oxydes pose en revanche un certain nombre de limites technologiques à lever et auxquelles nous avons répondu. La première de ces limites concerne l’intégration des oxydes monocristallins sur silicium, que nous avons reproduite et étendue au cas des substrats de type SOI et GaAs. Nos procédés proposent de passer par deux techniques, l’épitaxie par jets moléculaire et l’ablation laser, pour assurer une croissance optimale de nos films sur ces substrats et d’assurer la reproductibilité de leur réponse en température, notamment la position de leur température de transition en accord avec l’état de l’art. L’épitaxie de ces oxydes génère un niveau de contrainte non négligeable qui n’a jamais été mesuré. En concevant divers dispositifs autosupportés, et en s’appuyant sur les considérations théoriques et des modélisations par éléments finis, nous avons pu quantifier la relaxation de cette contrainte importante et assurer près de 100% de reproductibilité des systèmes suspendus. Ces mêmes systèmes nous permettent de caractériser pour la première fois le facteur de jauge des manganites monocristallines par l’application d’une contrainte contrôlée par nanoindentation. Il est également démontré qu’ils constituent des jauges de pression Pirani à la sensibilité accrue de deux ordres de grandeur pour une consommation en puissance réduite. Des solutions permettant d’améliorer l’ensemble des aspects de ces jauges sont étudiées.

Mots clés :
Oxydes fonctionnels, manganites, dépôt par ablation laser, intégration sur silicium, films minces cristallins, contrainte résiduelle, dispositifs autosupportés, coefficient en température, transition de phase métal/isolant, sensibilité, MEMS, capteur de pression