Conception de circuits analogiques et numériques avec des transistors organiques flexibles

Design of analog & digital circuits using flexible organic electronics

Miguel Angel Torres Miranda (1)

1 CIAN - Circuits Intégrés Numériques et Analogiques

In the era of “Internet of Things”, conventional silicon-based circuits are not the only option to realize sensor interfaces. Electronic devices based on flexible materials are an interesting approach to interface with sensors connected to our everyday life, e.g.: clothes, packages, skin and into the human body. In this thesis, we propose a formalization of the:-Transistor fabrication process using organic and flexible materials.-Analog and digital circuit design using these transistors. The main contribution of this work can be summarized in the following:-Optimization of the fabrication and characterization process of two technologies: the first by shadow masks with an easy-to-fabricate procedure, the second by self-alignment and photolithography.-Modeling and parameter extraction for process variation aware analog design.-Customization of an open source VLSI CAD tools (Alliance©) for circuit design and layout of OTFT.-Design, fabrication and measurement of OTFT analog front-ends (OTAs, Comparators, Analog-to-Digital Converters,…) and basic digital circuits (Inverters, Logic Gates, …).This work achieved very interesting results and it opens a wide scope of future applications in the field of Flexible organic electronics.

Dans l’âge des objets connectés, circuits conventionnels implémenté sur silicium ne sont pas la seule option pour réaliser des interfaces des capteurs. Dispositifs électroniques implémentés sur substrats souples sont aussi une option intéressante comme interface des capteurs dans notre quotidien, e.g: dans des vêtements, emballages, peau et dedans notre corps humain. Dans cette thèse nous proposons une formalisation de :-La procédure de fabrication de transistors en utilisant des matériaux organiques et flexibles. -La conception de circuits analogiques et numériques en utilisant ces transistors. Les contributions de cette thèse sont :•Optimisation de la procédure de fabrication et caractérisation de 2 technologies : la première fabriqué en utilisant des masques (« shadow masks » en anglais) avec un procès relativement « simple à implémenter ». La deuxième par un procès en utilisant la photolithographie et l’auto alignement. •Modélisation et extraction de paramètres pour prévoir leurs variations dans la conception de circuits.•Customisation des outils CAO « Open Source » VLSI (Alliance ©) pour la conception des circuits et layouts des transistors organiques.•Conception, fabrication et mesure des circuits analogiques (OTAs, comparateurs et convertisseurs analogiques-numériques) et circuits numériques simples (inverseurs, portes logiques, bascules). Ce travail a eu des résultats intéressants et il ouvre un ample spectre d’applications dans l’avenir dans le domaine de l’électronique flexible et organique.

Mots clés: Organis electronic; Flexible transistors; Analog-to-digital converters

Mots clés: Convertisseurs analogiques-Numériques; Modèles spice; Outils CAO; Substrats souples; Électronique organique; Transistors flexibles

Domaines: Electronique

Miguel Angel Torres Miranda. Conception de circuits analogiques et numériques avec des transistors organiques flexibles. Electronics. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2015. English. ⟨NNT : 2015PA066693⟩. ⟨tel-01380685⟩