Technologie des composants à hétérostructures pour les têtes de réception par satellite aux longueurs d'ondes millimétriques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1996

Technology of heterostructure devices for satellite detection systems at millimeter wavelengths

Technologie des composants à hétérostructures pour les têtes de réception par satellite aux longueurs d'ondes millimétriques

Résumé

In this work, Single Barrier Varactor Diodes and Coplanar Wave-Guides on a membrane were fabricated and characterized in AC regime.
The Single Barrier Varactor consists on an heterostructure for a use in harmonic multiplication. This is possible because of the capacitance modulation wich leds to a generation of harmonics. In practice, the heterostructure is a blocking conduction layer of InGaAs/InAlAs/InGaAs or InGaAs/InAlAs/AlAs/InAlAs/InGaAs sample grown by Molecular Beam Epitaxy starting from an InP substrate. Samples exhibit very symetric Capacitance - Voltage characteristics. The best results led to a high capacitance contrast of 5.5 between 0 V and 6 V bias. We also investigted the same heterostructure in a stacked configuration with leakage currents as low as 10 A/cm² at 12 V.
Coplanar wave-guides deposited on thin Polyimide or Silicon Nitride dielectric films were studied as passive components. The propagation element can be compared to free space with a low relative dielectric index. Such structure were fabricated using micromachining technology of Gallium Arsenile. We demonstrated a constant high velocity of 2.9.108 m/s close to the velocity of the electromagnetic wave in air. It was also demonsrated that there is a predominance of metallic losses with a square root frequency dependence. Then we showed preliminary results of modelling filters at 250 GHz.
The potential applications of this devices are quazi-optical systems at millimeter and submillimeter wavelengths for detection systems.
Ce travail de thèse porte sur la conception, la fabrication et la caractérisation de composants non linéaires à hétérostructures d'une part, et de guides de propagation coplanaires sur membrane d'autre part.
Pour les dispositifs actifs, le composant développé est une hétérostructure à simple barrière qui présente des non-linéarités en capacité extrêmement marquées utilisables dans les multiplicateurs de fréquences. Par rapport aux dispositifs Schottky varactors conventionnels, les hétérostructures permettent de tirer parti de propriétés de symétrie et d'optimiser et d'optimiser au mieux les caractéristiques des courants de déplacement et de conduction. En pratique, les composants sont fabriqués à partir de multiples hétérostructures épitaxiées par jets moléculaires sur substrat InP mettant en jeu des techniques d'intégration monolithiques. Plusieurs séries d'échantillons ont été fabriquées avec pour les dernières structures des résultats à l'état de l'art, notamment avec la possibilité de moduler la capacité dans un rapport 5 en tenue en tension de plus de 6 Volt favorable aux applications de puissance. dans cette optique, nous démontrons par ailleurs la possibilité d'intégrer verticalement plusieurs composants sur une même épitaxie.
Pour les structures passives, elles sont constituées de lignes coplanaires déposées sur membrane de polyimide ou de nitrure de silicium. Dans ces conditions le milieu de propagation peut se comparer à l'air avec une permittivité effective très proche de celle obtenue dans l'espace libre. De telles structures ont été fabriquées en utilisant des technologies de micro-usinage de l'Arséniure de Gallium. Les résultats des caractérisations hyperfréquences sont conformes aux prédictions théoriques, avec la propagation faible perte de l'énergie électromagnétique sans dispersion dans une très large bande de fréquence. Ces études sont ensuite étendues à la conception de structures de filtrage aux fréquences millimétriques, notamment à 250 GHz.
Fichier principal
Vignette du fichier
1996-11-21-these-salzenstein-numerotee.pdf (2.98 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00077055 , version 1 (31-05-2006)
tel-00077055 , version 2 (01-06-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00077055 , version 2

Citer

Patrice Salzenstein. Technologie des composants à hétérostructures pour les têtes de réception par satellite aux longueurs d'ondes millimétriques. Mécanique [physics.med-ph]. Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 1996. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00077055v2⟩
224 Consultations
654 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More