Clefs n°59 été 2010
Clefs n°59 été 2010
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°59 de été 2010

  • Périodicité : annuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 160

  • Taille du fichier PDF : 16,5 Mo

  • Dans ce numéro : les matériaux au coeur du processus d'innovation.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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126 Des matériaux pour les technologies de l’information et de la santé CLEFS CEA - N°59 - ÉTÉ 2010 Ru Fe 65 Co 35 Ni 50 Mn 50 Fe 65 Co 35 Ru SrTiO 3 Ru Fe 65 Co 35 Ni 50 Mn 50 Fe 65 Co 35 Ru 100 nm Figure 5. Image au microscope électronique à transmission d’une coupe transverse d’un matériau multiferroïque composite en couches minces possédant une forte perméabilité et une forte permittivité. Le matériau est constitué d’alternance d’électrodes magnétiques principalement formées de FeCo pour une grande perméabilité, et de couches diélectriques de pérovskites SrTiO 3 pour une grande permittivité. À noter qu’une couche de matériau antiferromagnétique (ici NiMn) est utilisée au sein de l’électrode magnétique pour polariser cette dernière pour un usage à très haute fréquence. d’onde () du signal qui les éclaire. Or, est inversement proportionnel à la racine carrée du produit (x) du milieu traversé. De plus, si le rapport (/) reste proche de l’unité, l’onde se propage dans le matériau sans désadaptation par rapport à une propagation dans l’air, ce qui évite toute perte d’efficacité. Aujourd’hui, les progrès réalisés en matière de couches minces permettent d’envisager une telle manipulation. Ainsi, pour la toute première fois, le LCRF et le LTS sont parvenus à synthétiser ce matériau avec une alternance Figure 6. Exemple d’un prototype d’antenne patch à 2 GHz utilisant le matériau multiferroïque de la figure 5. L’antenne est constituée d’un plan de masse (surface inférieure) et d’un toit métallisé (surface supérieure). Le matériau multiferroïque, placé dans la cavité de l’antenne (entre le plan de masse et le toit – voir zoom en haut à droite), permet un fonctionnement de l’antenne à plus basse fréquence sans en augmenter les dimensions, ainsi qu’un élargissement de la bande passante (plage de fréquences où l’antenne rayonne efficacement autour de sa fréquence centrale). (6) Le pôle d’innovation en micro et nanotechnologies Minatec a été initié par le groupe Grenoble INP qui rassemble des écoles d’ingénieurs réputées, proches du monde industriel et ouvertes à l’international et le CEA Grenoble. Il est soutenu par l’État et l’ensemble des collectivités territoriales. Inauguré le 2 juin 2006, Minatec rassemble les grands acteurs du bassin grenoblois qui influent sur l’évolution des micro et nanotechnologies. B. Viala/CEAC. Delaveaud/CEA d’électrodes magnétiques utilisant des films faits d’alliage de fer/cobalt (FeCo) ou de nickel/manganèse (NiMn) et des couches diélectriques utilisant du titane de strontium (SrTiO 3) dont la température de cristallisation a pu être encore abaissée (ici à 260 °C) pour une parfaite compatibilité avec les électrodes magnétiques. Le LCRF s’est également engagé sur le développement d’une inductance variable pour la radiofréquence, composant tout à fait nouveau, sur la base de procédés alternatifs au piézomagnétisme précédemment présenté. Très attendu par les concepteurs de circuits de télécommunication, il s’agit d’un composant qui devrait offrir un potentiel d’accordabilité en fréquence jamais atteint pour un composant passif intégré (supérieur à 100%). Ce type de composant permettra notamment de réaliser des filtres accordables sur des plages de fréquence très grandes, ce qui évitera de recourir à plusieurs technologies de filtres par sousbande très coûteuses. Une autre application excitante concerne une antenne qui s’auto-adapterait au signal reçu grâce à ce composant commandable. Parvenir à ce résultat suppose d’utiliser la magnétostriction, c’està-dire la sensibilité des propriétés magnétiques d’un matériau à la déformation. Or, cette propriété reste très peu exploitée aujourd’hui en dehors de quelques applications d’interrupteur magnétique. Le LCRF étudie des alliages de FeCoB (fer, cobalt, bore) qui présentent le meilleur compromis en termes de performances hyperfréquence et des niveaux de magnéto - striction suffisamment élevés (de 20 à 60 10 -6). Pour pouvoir commander ce matériau, il faut également disposer d’un moteur de contrainte adapté et idéalement intégré. Le LCRF travaille actuellement sur une solution tout à fait originale de réalisation de membranes piézoélectriques de PZT dont la déformation est ajustable à partir d’une simple tension électrique et sur laquelle est directement déposé le matériau magnétostrictif. Ainsi, l’intégration de nouveaux matériaux magnétiques, diélectriques et multiferroïques dans les microsystèmes, offre de nouvelles fonctionnalités radiofréquence aux dispositifs existants – notamment l’agilité en fréquences pour les systèmes de communication. Cette approche, qui a toujours été suivie par le LCRF, s’inscrit, bien sûr, dans l’environnement historique du Leti lié au silicium. Elle tire la tendance More than Moore mais irradie fortement aussi vers la communauté académique. L’Institut Carnot/Leti a ainsi soutenu un certain nombre de collaborations sur ce thème avec le CEA (Inac) et Spintec à Grenoble, le CNRS/XLIM à Limoges, l’Institut d’électronique et de télécommunications de Rennes (IETR) et le CNRS/Laboratoire en sciences et technologies de l’information, de la communication et de la connaissance (LabSTIC) de Brest. Un tel succès tient à une volonté : placer la recherche avancée sur les matériaux aux propriétés ultimes au cœur d’une infrastructure de niveau mondial (Minatec (6)), dédiée au transfert de haute technologie. Il tient aussi à la confiance partagée par le monde académique et les industriels. > Bernard Viala et Emmanuel Defaÿ Institut Leti (Laboratoire d’électronique et des technologies de l’information) CEA Centre de Grenoble
Fonctionnalisation des surfaces : de l’électronique organique aux capteurs et biocapteurs P.Stroppa/CEA De l’acier inoxydable aux liposomes en passant par les prothèses en polymère et les fibres de carbone... tous les matériaux interagissent avec leur environnement par l’intermédiaire de leurs surfaces. Adhésion, corrosion, lubrification, contact électrique, biocompatibilité, mouillage figurent sur la liste des phénomènes courants gouvernés par des effets de surface. Les systèmes vivants n’échappent pas à cette liste, étant le siège d’innombrables phénomènes d’interface localisés dans les bicouches lipidiques ou sur la surface externe des protéines. M ettre à profit les phénomènes d’effets de surface suppose la maîtrise préalable d’une série de connaissances relevant à la fois de la recherche fondamentale et des applications technologiques – par exemple, savoir concevoir et construire des surfaces artificielles capables d’interagir avec le milieu extérieur de façon prédéfinie, ou encore, modifier les surfaces natives des matériaux, c’est-à-dire telles qu’issues de la production ou originelles. La fonctionnalisation de surface répond à ce besoin en régulant l’interaction d’un matériau avec son environnement, sans en modifier les propriétés de structure : un même matériau peut donc offrir des propriétés de surface différentes selon sa fonctionnalisation. La formation des films en polymère Les revêtements organiques, notamment les films minces de polymères, ont envahi notre quotidien : protection anticorrosion des véhicules automobiles, revêtements non toxiques spécifiques aux boîtes de conserves alimentaires, films lubrifiants pour les contacts électriques, films biocompatibles résistants pour les outils médicaux et les implants, packaging des puces microélectroniques... À chacune de ces applications correspondent des exigences drastiques, notamment en ce qui concerne la stabilité en conditions d’usage, fortement dépendantes du lien entre le film polymère et son substrat, autrement dit le matériau sur lequel il est déposé. D’où la classification des méthodes de formation de films polymère en fonction de leur type de lien polymère/substrat. Le dépôt dit « à la tournette », ou spin coating, et le dépôt par phase vapeur Tous deux relèvent de la catégorie des méthodes que l’on pourrait qualifier de « douces » car aucune liaison robuste ne se forme entre le film final et son substrat. La microélectronique les utilise fréquemment pour Spectromètre de photoélectrons X (XPS) : mise en place d’un support d’échantillon dans la chambre d’analyse. CLEFS CEA - N°59 - ÉTÉ 2010 127



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