Etude de matériaux ferromagnétiques doux à forte aimantation et à ...

Introduction générale
Ce manuscrit est constitué de six parties : une introduction suivie de cinq chapitres.
L’introduction, intitulée « Contexte », présente le cadre dans lequel ce travail s’est
inscrit en posant les enjeux de la téléphonie mobile ainsi que l’importance des composants
passifs intégrés. Nous nous attarderons à décrire l’état de l’art des inductances ainsi que les
solutions envisagées pour améliorer leurs performances.
Le chapitre 1 rappelle les notions de magnétisme indispensables pour la
compréhension des résultats présentés dans la suite du manuscrit puis développe un état de
l’art spécifique aux inductances ferromagnétiques ainsi qu’aux matériaux magnétiques pour la
RF. Nous exposerons ensuite notre stratégie en matière de développement matériau.
Le chapitre 2 traite de l’élaboration des films FeTaN et FeHfN et expose l’ensemble
des propriétés microstructurales, magnétiques et électriques. Des analyses plus détaillées
seront notamment consacrées au comportement dynamique en fonction de la fréquence ainsi
qu’à la stabilité thermique des films et cela pour différentes concentrations en azote.
Le troisième chapitre adopte la même démarche pour le développement matériau que
celle choisie dans le chapitre 2 mais ouvre à des solutions nettement plus exploratoires. On y
décrit les résultats obtenus pour les films magnétiques à forte résistivité qui sont des variantes
des films étudiés au chapitre 2. En particulier, deux approches sont considérées, l’une avec
FeHfO qui est à rapprocher directement de FeHfN et l’autre avec FeHfNO qui résulte de la
combinaison des deux autres. Nous insisterons en particulier dans ce chapitre sur les
comportements insolites de certains des films fabriqués et sur leurs propriétés extraordinaires
au sens littéral du terme.
Le chapitre 4 présente le détail des conditions et les résultats de l’intégration du
matériau magnétique possédant la plus grande maturité. Il s’agit du FeHfN en version laminée
par une couche d’isolant. Après un rappel des étapes de validation de cette version du
matériau, nous exposerons et analyserons l’intégralité des résultats de tests électriques des
différentes inductances ferromagnétiques ainsi fabriquées qui comportent de nombreuses
variantes.
Le chapitre 5 est dédié à la simulation électromagnétique des inductances
ferromagnétiques intégrant la version avec FeHfN et explorant plus largement les potentiels
offerts par les versions plus résistives FeHfNO. Nous y démontrerons la pertinence de l’idée
d’un redimensionnement pour un gain en compacité et traiterons de la problématique des
hauts facteurs de qualité sur des considérations inattendues.
2