Microbolomètres supraconducteurs YBCO suspendus<br />réalisés par micro-usinage du substrat de silicium - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1996

YBCO superconducting microbolometers fabricated by silicon micromachining

Microbolomètres supraconducteurs YBCO suspendus
réalisés par micro-usinage du substrat de silicium

Laurence Méchin

Résumé

We demonstrated the feasibility of both sensitive and relatively fast YBaCuO
suspended bolometers by silicon micromachining. This work includes a technological part
where three fabrication sequences are described and a characterisation part. The YBaCuO
films on CeO2 / YSZ-buffered silicon are c axis textured and show only one epitaxial in-plane
orientation. Their critical temperature Tc (zero resistance) is 88 K and their critical current
density is above 106 A / cm2 at 77 K. The reactive ionic etching (RIE) of silicon substrates
enabled to fabricate a large number of samples and to confirm our calculations by comparison
with the measurements. The technique of fabrication based on SIMOX substrates did not
degrade the YBaCuO superconducting properties and was found to be very promising for
detection. At last, we defined a meander line, constituted by seventeen 4 µm wide tracks and
fabricated by RIE. The performances of this detector of 100 ´ 100 µm2 area, measured at 85 K
in the wavelength range 3-5 µm, are among the best reported results:
Sensitivity (3-5 µm) = 11950 V / W.
Thermal response time t = 564 µs.
Optical NEP = 4,0 10-12 W Hz-1/2
Detectivity D* = 2,5 109 cm Hz-1/2 / W
Nous avons démontré la faisabilité de bolomètres suspendus YBaCuO sensibles et
relativement rapides par micro-usinage du substrat de silicium. Ce travail comprend une partie
technologique décrivant trois techniques de fabrication de structures suspendues YBaCuO et
une partie de caractérisation. Les films d'YBaCuO obtenus sur silicium avec une double
couche tampon CeO2 / YSZ sont texturés dans la direction c et ne possèdent qu'une seule
orientation dans le plan. Leur température critique mesurée à résistance nulle vaut 88 K, et
leur densité de courant critique dépasse 106 A / cm2 à 77 K. La gravure ionique réactive (GIR)
du substrat de silicium nous a permis de réaliser un grand nombre d'échantillons et de valider
ainsi nos calculs par confrontation avec les mesures. La technique de fabrication utilisant un
substrat SIMOX s'est révélée très peu dégradante pour l'YBaCuO et très prometteuse pour la
détection. Enfin, nous avons défini un méandre constitué de 17 brins de largeur de piste 4 µm,
et fabriqué par GIR. Les performances de ce détecteur de surface 100 * 100 µm2, mesurées à
85 K dans la gamme de longueur d'onde 3-5 µm, sont au niveau des meilleures publiées:
Sensibilité (3-5 µm) = 11950 V / W
Temps de réponse t = 564 µs
NEP optique = 4,0 10-12 W Hz-1/2
Détectivité D* = 2,5 109 cm Hz-1/2 / W
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Dates et versions

tel-00138157 , version 1 (23-03-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00138157 , version 1

Citer

Laurence Méchin. Microbolomètres supraconducteurs YBCO suspendus
réalisés par micro-usinage du substrat de silicium. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université de Caen, 1996. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00138157⟩
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