Composites ferroélectriques/diélectriques commandables pour ...

More documents

Recommendations

Info

Introduction générale Ces matériaux ferroélectriques agiles présentent des permittivités élevées et sont d’autant plus agiles que l’on se situe proche de leur point de Curie. Etre proche de la température de Curie signifie que l’on a des permittivités très élevées (quelques milliers) et une moins bonne stabilité en température du matériau. De façon à concilier toutes les caractéristiques requises, ajoutée à une volonté de réduction des pertes diélectriques, les chercheurs américains ont proposé de réaliser des céramiques composites. Ces matériaux sont formés de deux phases : une phase BaxSr1-xTiO3 ferroélectrique dont la température de Curie est inférieure à l’ambiante et qui confère au composite son agilité, et une phase diélectrique telle que MgTiO3, MgO ou MgAl2O4 qui permet d’abaisser la constante diélectrique et les pertes du matériau, au prix d’une certaine perte de l’agilité. Notons, dès à présent, que le matériau qui confère au composite ses propriétés originales, BaxSr1-xTiO3, doit être utilisé dans son état paraélectrique car, dans la phase ferroélectrique, ces matériaux présentent des pertes trop importantes [10]. En parallèle des travaux réalisés aux USA, le Laboratoire des Nano-structures et Matériaux Multi-fonctionnels (LNMM) où j’ai effectué la thèse a exploré également les céramiques composites. Ainsi, des matériaux ferroélectriques à base de titanate de baryum strontium ont été étudiés suite à une demande de Thales Communications pour être intégrés dans des oscillateurs commandés en tension (VCO = Voltage Controlled Oscillator). Suite à cette étude, une thèse, sur l’influence de la taille des grains, sur les propriétés électriques des composites agiles à base de titanate de baryum strontium et d’oxydes non ferroélectriques a été soutenue par Sandrine Nénez en collaboration avec le Laboratoire de Recherches sur la Réactivité des Solides (LRRS) de Dijon. C’est donc dans la continuité de ces études, que s’inscrivent les travaux exposés dans ce mémoire. Ces travaux ont été réalisés en parallèle avec un projet ANRT, d’acronyme ACOR2 pour Architectures, Composants, Matériaux ferroélectriques pour têtes RF reprogrammables. Ce projet visait à développer de nouveaux matériaux ferroélectriques pour répondre aux besoins en composants passifs programmables des futures radios logicielles des standards PMR, GSM et UMTS. Il comportait 7 partenaires de différents domaines complémentaires. La mise en place du cahier des charges et la caractérisation des systèmes radiofréquences ont été effectuées par Thales Communications, Chelton et Arialcom. La recherche de nouveaux matériaux a été réalisée par TRT, l’ICMCB et TEMEX. L’intégration de ces matériaux dans les systèmes radiofréquences a été prise en charge par XLIM. Le mémoire est articulé autour de six chapitres. Le premier chapitre montre la nécessité de travailler en couche épaisse pour réaliser des dispositifs RF de puissance. Un bilan des différents matériaux pouvant répondre aux besoins de ces dispositifs est présenté. Le deuxième chapitre explique le procédé de fabrication de céramique employé et les techniques expérimentales associées, ainsi que les techniques d’analyses physico-chimiques et les techniques de mesures diélectriques. Le troisième chapitre est consacré à l’étude de la phase ferroélectrique du composite. Nous examinons les principaux paramètres du procédé d’élaboration des céramiques et nous présentons le mode de synthèse des céramiques retenu. 2
Introduction générale Le chapitre quatre décrit la réalisation et la caractérisation de composites. L’analyse des caractéristiques diélectriques a conduit à la compréhension du comportement des composites. Le dopage en magnésium des matériaux ferroélectriques et la réalisation de matériaux composites font l’objet du cinquième chapitre. Nous présentons les microstructures obtenues ainsi que leurs propriétés physico-chimiques et discutons de l’influence du dopage sur ces matériaux composites. L’aspect cofrittage des composites est abordé dans le chapitre six. Une étude sur la réduction de la température de frittage de la magnésie est exposée. La réalisation et l’analyse de nouveaux matériaux composites issus des améliorations apportées aux cours de la thèse sont décrites dans ce chapitre. Le mémoire se termine par une conclusion générale qui s’ouvre sur les perspectives suscitées par ces travaux. Bibliographie. [1] G. Rupprecht, “Investigation of microwave properties of ferroelectrics,” United States Air Force, Bedford, Massachusetts 1960. [2] R. W. Babbitt, T. E. Koscica & W. C. Drach, “Planar Microwave Electro-optic Phase Shiftters,” Microwave Journal, 1992. [3] J. B. L. Rao, D. P. Patel & G. V. Trunk, “Two low cost Phased Arrays,” IEEE, pp. 119-124, 1996. [4] V. K. Varandan, V. V. Varandan, K. A. Jose & J. F. Kelly, “Electronically steerable leaky wave antenna using a tunable ferroelectric material,” Smart Mater. Struct., vol. 3, pp. 470-475, 1994. [5] J. Mathew, R. A. Meger, J. A. Gregor & D. P. Murphy, “Electronically steerable plasma mirror for surveillance radar applications,” presented at IEEE, 1996. [6] J. B. L. Rao, P. K. Hugues, G. V. Trunk & J. C. Sureau, “Affordable phased array for ship self-defense engagement radar,” IEEE, National Radar Conference, pp. 32-37, 1996. [7] V. K. Varandan, V. V. Varandan & K. A. Jose, “Design and development of electronically tunable microstrip antennas,” Smart Mater. Struct., vol. 8, pp. 238-242, 1999. [8] S. F. Barnes, J. Price, A. Hermann & Z. Zhang, “Some microwave applications of BaSrTiO3 and high temperature superconductors,” Integrated Ferroelectrics, vol. 8, pp. 171-184, 1995. [9] C. M. Weil, R. G. Geyer & L. Sengupta, “Microwave dielectric characterisation of bulk ferroelectrics,” J. Phys. IV, vol. 8, pp. 113-116, 1998. [10] M. Labeyrie, F. Guerin, T. M. Robinson & J. P. Ganne, “Microwave characterisation of ferroelectric Ba1-xSrxTiO3 ceramics,” IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 2, pp. 710-713, 1994. 3
Page 1: UNIVERSITE DE LIMOGES ECOLE DOCTORA
Page 4 and 5: Chapitre 6 : Optimisation du cofrit
Page 8 and 9: Chapitre 1 : Etat de l’art des c
Page 40 and 41: Chapitre 2 : Techniques instrumenta
Page 56 and 57:
Chapitre 2 : Techniques instrumenta
Page 58 and 59:
Page 60 and 61:
Page 62 and 63:
Page 64 and 65:
Page 66 and 67:
Page 68 and 69:
Chapitre 3 : Etude de la phase tita
Page 70 and 71:
Page 72 and 73:
Page 74 and 75:
Page 76 and 77:
Page 78 and 79:
Page 80 and 81:
Page 82 and 83:
Page 84 and 85:
Page 86 and 87:
Page 88 and 89:
Page 90 and 91:
Page 92 and 93:
Page 94 and 95:
Page 96 and 97:
Page 98 and 99:
Page 100 and 101:
Page 102 and 103:
Page 104 and 105:
Page 106 and 107:
Page 108 and 109:
Page 110 and 111:
Page 112 and 113:
Page 114 and 115:
Page 116 and 117:
Page 118 and 119:
Page 120 and 121:
Page 122 and 123:
Page 124 and 125:
Page 126 and 127:
Chapitre 4 : Mise en évidence de l
Page 128 and 129:
Page 130 and 131:
Page 132 and 133:
Page 134 and 135:
Page 136 and 137:
Page 138 and 139:
Page 140 and 141:
Page 142 and 143:
Page 144 and 145:
Page 146 and 147:
Page 148 and 149:
Page 150 and 151:
Page 152 and 153:
Page 154 and 155:
Chapitre 5 : Influence de la substi
Page 156 and 157:
Page 158 and 159:
Page 160 and 161:
Page 162 and 163:
Page 164 and 165:
Page 166 and 167:
Page 168 and 169:
Page 170 and 171:
Page 172 and 173:
Page 174 and 175:
Page 176 and 177:
Page 178 and 179:
Chapitre 6 : Optimisation du cofrit
Page 180 and 181:
Page 182 and 183:
Page 184 and 185:
Page 186 and 187:
Page 188 and 189:
Page 190 and 191:
Page 192 and 193:
Page 194 and 195:
Page 196 and 197:
Page 198 and 199:
Page 200 and 201:
Page 202 and 203:
Page 204 and 205:
Page 206 and 207:
Conclusion générale 202 les mati
Page 208:
Conclusion générale ces composit
show all

Composites ferroélectriques/diélectriques commandables pour ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?