Aller au menu Aller au contenu
Au centre de l'innovation en énergie électrique, partageons projets, compétences et savoir faire.

Publié le 18 septembre 2012
A+Augmenter la taille du texteA-Réduire la taille du texteImprimer le documentEnvoyer cette page par mail Partagez cet article Facebook Twitter Linked In Google+ Viadeo
21 septembre 2012
14:00 - 16:00
Phelma Polygone,
23 rue des Martyrs,
38054 Grenoble

Composites multiferroїques pour dispositifs magnétoélectriques intégrés

Titre de la thèse

Composites multiferroques pour dispositifs magnétoélectriques intégrés

 

Résumé

Ce travail de thèse porte sur l'étude de composites magnétoélectriques laminaires dans le but de réaliser des dispositifs innovant intégrés tel que l'inductance RF variable.  Grace au couplage mécanique entre des couches adjacentes magnétostrictive et piézoélectrique il est possible d'obtenir un effet magnétoélectrique dérivé qui est plusieurs ordre de grandeur supérieur à celui des matériaux multiferroïques naturels. Dans un premier temps nous avons utilisé l'approche phénoménologique pour décrire le panorama des effets attendus dans des  composites magnétoélectriques laminaires. Ensuite, des composites magnétoélectriques macroscopiques à base de substrat piézoélectrique de type MFC et de couche mince de FeCoB ont été réalisé. L'étude de couplage magnétoélectrique en fonction de la composition de FeCoB nous a permis de détermine les propriétés des matériaux clés, notamment le rapports/Ms, qui sont essentiels pour obtenir un effet magnétoélectrique élevé. Un coefficient magnétoélectrique allant jusqu'à 250  Vcm1Oe1 a été obtenu. Par ailleurs, un microscope à effet Kerr a été développé pour pouvoir observer la modification de la structure en domaines sous l'effet de la tension électrique dans ces composites. Pour la première fois l'observation directe de la rotation de l'axe facile d'aimantation a été réalisée.  La deuxième partie de ce manuscrit est consacrée à la conception, simulation, fabrication et caractérisation d'un dispositif MEMS d'inductance variable intégrée. L'ensemble de tests électriques, mécaniques et magnétiques ont aboutie à une preuve de concept. Les pistes d'amélioration aux niveaux du design, des procédés et des enchainements d'étapes sont identifiées.   

 

Abstract  

This work is focused on the study of laminated magnetoelectric composites aiming at the realization of new innovative integrated components such as variable inductors. Thanks to the mechanical coupling between two adjacent layers of magnetostrictive and piezoelectric materials it is possible to obtain a product magnetoelectric effect that is several orders of magnitude higher comparing to natural multiferroics. Firstly, we used phenomenological approach to describe the landscape of expected effects in laminated magnetoelectric composites. Thereupon, macroscopic magnetoelectric composites based on piezoelectric substrate MFC and magnetostrictive thin films of FeCoB were realized. The study of magnetoelectric coupling as a function of FeCoB composition permitted us to define the essential material parameters (such as s/Ms) that are responsible for high magnetoelectric effect. The highest magnetoelectric coefficient obtained is 250 Vcm1Oe1. At the same time, we realized a Kerr effect microscope devoted to the observation of the magnetic domains modification under the influence of applied electrical field. For the first time, we demonstrated the direct observation of the magnetic easy-axis rotation in such kind of composites. The second part of this work concerns the conception, simulation, fabrication and characterization of MEMS variable inductor. All performed tests (electrical, mechanical and magnetic) allowed us to validate the proof of concept. The ways for improvement relative to design and process flow are identified.

 

Jury 

Dr. Philippe PERNOD

Professeur, Université de Lille, Membre

Dr. Nicolas VUKADINOVIC

Ingénieur de Recherche, HDR, Dassault Aviation, Rapporteur

Dr. Dafiné RAVELOSONA

Directeur de Recherche, IEF, Rapporteur

Dr. Eckhard QUANDT

Professeur, Université Christian Albrecht de Kiel, Membre

Dr. Orphée CUGAT

Directeur de Recherche, G2ELab, CNRS, Membre

Dr. Bernard VIALA

Ingénieur de Recherche, HDR, CEA-Léti, Membre

Dr. Jérôme DELAMARE

Professeur, INP Grenoble, Membre

Dr. Rostislav GRECHISHKIN

Professeur, Université de Tver, Membre


A+Augmenter la taille du texteA-Réduire la taille du texteImprimer le documentEnvoyer cette page par mail Partagez cet article Facebook Twitter Linked In Google+ Viadeo

mise à jour le 18 septembre 2012

anglais
G2ELAB
Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble
Bâtiment GreEn-ER, 21 avenue des martyrs, CS 90624
38031 Grenoble CEDEX 1
FRANCE

Tél. +33 (0)4 76 82 62 99

Lat x Lon:    N 45°12m9s   x  E 5°42m11s

Site LMMCF - Herbeys
Site MINATEC - CIME Nanotech - Grenoble
Univ. Grenoble Alpes