Conception et réalisation d'un filtre de Fabry-Perot intégré sur un micro-banc optique en silicium

Ce travail s'inscrit dans le domaine des micro systèmes optiques. Le travail a consisté à concevoir et réaliser un prototype de filtre spectral de type Fabry-Perot. Ce type de composant a de nombreuses applications, tant dans le domaine des télécommunications optiques que dans le domaine des capteurs interférométriques. L'objectif est ici de réaliser un micro filtre dont la longueur optique peut être plus importante que dans les travaux publiés précédemment. Ce filtre peut, de plus, être adapté à différents types de longueurs d'onde. Il s'agit d'un composant se présentant sous la forme d'un micro-banc optique, ce qui rend aisée son intégration sur des montages plus complexes. Dans une première partie, une architecture a été proposée incluant un micro actionneur thermique permettant de déplacer une plate forme supportant une micro lentille. Cette lentille permet de collimater le faisceau sortant d'une diode laser fibrée. Les faces planes des lentilles jouent le rôle de miroirs défmissant la cavité de Fabry- Perot. Un modèle analytique et un modèle par éléments finis ont été développés pour étudier le comportement de l'actionneur thermique. Une bonne corrélation a été trouvée entre les deux modèles permettant d'étendre l'étude par éléments finis à tout type de géométrie. Différents procédés technologiques ont ensuite été développés permettant de résoudre les différents problèmes de micro fabrication rencontrés (compensations des sous-gravures, obtention de flancs verticaux...). Des caractérisations électromécaniques ont permis de vérifier que les températures et les déplacements expérimentaux sont bien en accord avec les résultats obtenus par les simulations. Les comparaisons entre les modèles et l'expérience ont permis de valider la bonne compréhension des phénomènes observés. Enfin, un banc de caractérisation optique a permis de mesurer la finesse du filtre. Une finesse de 25 a été obtenue à la longueur d'onde de 830 nm.This work is an example of Micro Optical Electrical Mechanical Systems (MOEMS). The aim was to realize a tunable Fabry-Perot filter with an optical length less important than in the previous works. This kind of device bas many applications for the telecommunications systems and the interferometric sensors. This filter which is integrated to an optical bench can work in different wavelengths. It's an example of a full-wafer structuring process which makes use of the advantage of silicon machining. Anisotropic etching techniques allow the fabrication of low cost structures with a very high precision. ln the first part, we propose a system with a micro thermal actuator which allow the displacement of a micro-lens supported by a movable silicion frame. This lens permits the focusing of the beam which results from an optical fiber or a Laser diode. The Fabry-Perot cavity is obtained by the deposition of reflective layers to form the mirrors on the exit facet of the first lens and the input facet of the second one. We have mainly worked on the actuator modeling and we present two models of a thermomechanical in-plane microactuator by using an analytical model and a Finite Element simulation. We demonstrate a good agreement between both models. This study shows that we can develop this model for more complex structures. Different technological processes have been developped to solve some etching problems (the use of compensations to avoid under-etching, perfect vertical walls...). Comparisons between theory and experimental results (temperature and displacement) validate the steady-state conditions and demonstrate the importance of several thermal phenomena. The actuator bas been successfully used in a Fabry-Perot interferometer : a finesse of 25 was obtained for a 830 nm laser diode.BESANCON-BU Sciences Staps (250562103) / SudocSudocFranceF

Étude par microspectrométrie Raman de matériaux et de composants microélectroniques à base de semi-conducteurs III-V grand gap

Les semi-conducteurs à base de composés III-V de type GaN présentent de nombreux avantages liés essentiellement à leur grande bande interdite - par rapport aux semi-conducteurs traditionnels Si, ou III-V des filières GaAs. De plus, il est possible de former, comme pour les semi-conducteurs traditionnels III-V des hétérojonctions de type HEMT (High Electron Mobility Transistor) AlGaN/GaN permettant d obtenir à la fois une forte densité de porteurs confinés à l hétérojonction et des mobilités électroniques élevées. Ces composants sont à l heure actuelle les candidats les plus prometteurs pour des applications hyperfréquences de puissance. Cependant, l échauffement observé au cours du fonctionnement et les différentes étapes de réalisation des composants ont un impact anormal sur les performances intrinsèques du composant. La microspectrométrie Raman est une technique non-destructive et sans contact avec une résolution spatiale submicronique, adaptée à l étude des HEMTs AlGaN/GaN en fonctionnement. L utilisation de différentes longueurs d onde excitatrices visible et UV permet de sonder les hétérostructures à différentes profondeurs de pénétration. Les informations obtenues avec cette technique d analyse sont la composition de l hétérostructure, les contraintes entre les différentes couches, la résistance thermique aux interfaces, la qualité cristalline des différentes couches, le dopage et le comportement thermique des différentes couches. Le développement d un système de microspectrométrie Raman UV résolue en temps a permis d analyser le comportement thermique transitoire des HEMTs AlGaN/GaN en fonctionnement et plus particulièrement dans la zone active du composant.GaN based semi-conductors present numerous advantages linked essentially to their large band gap as compared to traditional Si systems. In addition, it is possible to form hetero-junction III-V HEMTs (High electron Mobility Transistor) like AlGaN/GaN which makes it possible to obtain both a large density of carriers confined at the heterojunction and a high electronic mobility. At the moment these systems are the most promising for high-power hyperfrequency applications. However heating occurs during operation which results in abnormal impacts on the performance of the microelectronic components. Micro-Raman characterization of these components makes it possible to understand the influence of the behaviour of the semi-conductor materials on the performance of the HEMTs in hyperfrequency mode. Micro-Raman spectroscopy being non-destructive and possessing a submicronic spatial resolution is well adapted to such studies. The use of various UV and visible excitation wavelengths (266 and 632.8 nm) makes it possible to probe the heterostructures at different penetration depths. We present results of micro Raman studies for analysis of the heterostructure composition, the stresses between layers, the thermal boundary resistance, the crystalline quality of each layer and the doping and thermal behaviour of each layer. In addition, recent time-resolved UV micro-Raman studies have made it possible to analyse the transient thermal behaviour of AlGaN/GaN HEMTs under voltage and in the active area of the component.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

Ballistic GaInAs/AlInAs devices technology and characterization at room temperature

International audienceWe have developed technology based on GaInAs/AlInAs for building ballistic devices working at room temperature. We first present here processes for passive and active devices (T-branch junctions (TBJs), Y-branch junctions (YBJs) and TBJs with Schottky gates. Then, we present DC characterization of TBJs to prove the ballistic behaviour and new results for YBJs

Fabrication and characterization of CVD grown graphene based field-effect transistor

International audienceIn this work, we present both fabrication process and characterization of graphene field-effect transistors. Large scale monolayer graphene was grown by chemical vapor deposition (CVD) on Cu foils and transferred over pre-patterned back-gated devices on Si/SiO2 substrate. Scanning electron microscopy, Raman spectroscopy and Hall effect measurement were used for characterizing graphene quality before and after the transfer. It was found that monolayer graphene with a low defect density and hole mobility up to 3180cm(2)/Vs at n=1.3.10(12) cm(-2), could be obtained. For device characterization, devices with different gate length were discussed. We report an intrinsic current gain cut-off frequency (ft) of 15.5 GHz and maximum oscillation frequency of 12 GHz, deduced from the S-parameters measurements for device with gate length of 100 nm. This study demonstrates the potential of CVD-grown graphene for high speed electronics in combination with a technological process compatible with arbitrary substrates

Transition from ballistic to ohmic transport in T-branch junctions at room temperature in GaInAs/AlInAs heterostructures

International audienceWe have developed technolow based on GaInAs/AIInAs for building ballistic devices working at room temperature. We present processes for ballistic devices (T-Branch Junctions (TBJs), YBranch Junctions (YBJs)). Then we present DC Characterization of TBJs to show the transition from ballistic to ohmic transport at room temperature and also experimental results for Y-Branch Junctions(YBJS)

Polymer-carbon nanotubes composite sensitive film and flexible paper substrate based VOC vapor sensing

International audienc