Systèmes avancés à base de ST: nouvelles architectures RF – ABSYS 2

Depuis la fin du 20ème siècle, le nombre de dispositifs électroniques sans fils est en constante augmentation, plus particulièrement dans les télécommunications publiques telles que la télévision, internet, la téléphonie mobile, la géo-localisation par GPS. Ces dernières années sont également marquées par une miniaturisation constante des dispositifs électroniques pour présenter plus de débit, plus de compacité à faible consommation et à faible coût pour satisfaire un large public.
Dans le futur, les systèmes communicants sans fils s’orienteront vers des systèmes à fonction multiple (Bluetooth, appareil photo numérique, GPS, Wifi, internet, Télévision numérique dans un GSM) en intégrant de nouveaux matériaux agiles pour des dispositifs reconfigurables.
Le projet ABSYS 2 vise à rechercher de nouvelles pistes pour la réalisation de fonctions de communications complexes dans des dispositifs miniaturisés. Pour cela, nous proposons de concevoir et d’étudier des composants innovants fonctionnant en hyperfréquences et exploitant le caractère ferroélectrique du titanate de baryum et de strontium Ba1-xSrxTiO3 (BST). Le matériau BST présente une permittivité élevée associée à des pertes modérées, ces deux propriétés présentant l’avantage d’être accordables à température ambiante sous l’effet d’une tension électrique faible; il peut donc trouver de nombreuses applications dans le design des circuits et les dispositifs agiles.
Pour mener à bien ce projet, un effort simultané en développement de matériaux, technologies de procédés et conceptions de dispositifs est nécessaire pour obtenir des performances radio fréquence (RF) de haute qualité avec des composants accordables, compacts, miniaturisés, fiables, stables en température et avec une bonne tenue en puissance. Pour développer de tels dispositifs innovants, il est nécessaire que les chercheurs en matériaux avancés et en micro-électronique travaillent conjointement avec les ingénieurs des entreprises de la micro-électronique.

Par la réalisation de ces travaux de recherche industrielle, nous proposons un saut en terme de dispositifs accordables à base de BST par son intégration dans des démonstrateurs hyper fréquence existants, tels que les capacités, les filtres, et les antennes, afin de réaliser de nouvelles classes de composants adaptatifs en fréquence. En plus de l’aspect purement industriel, les retombées de ce projet seront bénéfiques pour les deux laboratoires publics impliqués (ICMCB, LAAS). En effet, la confrontation avec un problème d’utilisation réelle de matériaux impose des contraintes inédites à l’échelle du laboratoire. La réalisation d’interfaces oxydes/oxydes, la fiabilisation des structures et la nécessité d’atteindre un cahier des charges renforcera la coopération LAAS/ICMCB.
Le programme de travail s’articule autour d’une optimisation technologique adaptée aux composants proposés qui inclue à la fois la fabrication du BST, l’utilisation d’électrodes, la technologique choisie et la conception la plus optimale ; les résultats seront utilisés dans des architectures pour la réalisation de prototypes à base de BST.
Dans ce projet, nous comptons démontrer que le matériau BST peut effectivement apporter de nouvelles fonctionnalités et performance (au sens agilité en fréquence) aux systèmes de communications hyperfréquences, axe de recherche et de développement industriel qui est peu traité sur les plans national, européen et international.
L’architecture globale de ce projet consiste en une démarche séquentielle allant du composant le plus simple (le condensateur) aux dispositifs plus sophistiqués en fonction des besoins du partenaire industriel.