Réalisation de capteurs par la technique de report et par pulvérisation cathodique
L’ensemble de l’équipement comprend, un bâti d’évaporation (photo 1), un bâti de pulvérisation (photo 2), un atelier de polissage, un banc de caractérisation HF ainsi que divers systèmes de contrôle de métrologie : mesureur d’épaisseur, profilomètre et moyens optiques (photo 3).
La réalisation de capteurs par la technique dite de report constitue un savoir-faire essentiel de notre laboratoire.
Principe
Collage à froid d’un monocristal piézoélectrique épais, sur un substrat constituant le milieu de propagation, par diffusion métallique
Amincissement, par abrasion, jusqu’à l’épaisseur désirée souvent égale à une demi longueur d’onde dans le milieu piézoélectrique. La limite des épaisseurs piézoélectriques (quelques micromètres), est fixée par les difficultés technologiques liées à l’amincissement par abrasion.
Alternative
Dépôt par pulvérisation, laquelle à l’inverse est limitée, d’une part par la difficulté à faire croître des couches minces piézoélectriques de plus de quelques micromètres (souvent soumises à des contraintes internes) et d’autre part à en maîtriser l’orientation cristalline.
Avantage de la technique de report
La coupe du transducteur monocristallin est indépendante de celle du substrat, ce qui rend libre le choix du mode d’ondes élastiques. Le (LiNbO3) constitue le candidat idéal du fait de ses excellents coefficients de couplage électromécanique, quasi longitudinal (KL=0,49) et quasi transversal (KT=0,62).
Caractérisations acoustique et électrique des traducteurs réalisés
Le banc de caractérisation acoustique est présenté sur la photo 4.
La caractérisation électrique des capteurs consiste à en mesurer l’impédance électrique via un analyseur de réseau et à la comparer à des résultats de simulation préalablement établis.
La forte évolution des activités d’acoustique vers l’intégration de systèmes conduit notre laboratoire à développer des procédés de technologie innovants basés sur l’intégration de composants acoustiques de petites dimensions et de haute fréquence.
Ceci nous amène à réaliser des traducteurs HF résonnant autour du GHz collés sur des substrats minces de silicium. Un analyseur de réseau impulsionnel large bande (300KHz à 8GHz), représenté sur la photo 5, permet des mesures électriques sur des traducteurs de petites dimensions (100 mm) sous pointes. Sur la figure 1 on peut voir la réponse électrique obtenue sur un capteur résonnant à 1 GHz aminci à 2.7 mm.
Figure 1: Impédance électrique d’un transducteur résonnant à 1 GHz
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06.04.2022