Sensitivity of surface acoustic wave (SAW) devices performed on quartz substrate and ZnO/Si structure to the mechanical stress : Application to the pressure sensor
Sensibilité des dispositifs à ondes élastiques de surface réalisés sur des structures monocouches de quartz et structure bicouche de ZnO/Si aux déformations mécaniques : application au capteur de pression
Résumé
The aim of this thesis is the devellopment of a pressure sensor using surface acoustic wave device. A theoretical and exprimental study of the sensor perfomed on quartz substrate and ZnO/Si structure are presented. Concerning the experimental study we have developped an experimental set-up wich permit testing under pressure. We have developed and optimized the SAW process manufacturing using SILVACO (soft for process simulation). We have also optimized the ZnO piezoelectric film deposition by using a DC planar magnetron sputtering system. Concerning the theoretical study we have developed a set of computer code in MATLAB environnement. For linear surface acoustic wave propagation a Jones and campbel method is used. For nonlinear surface acoustic wave propagation a Tierstein perturbation procedure was used. Both devices performed on quartz and ZnO/Si structure were investigated.
Dans ce mémoire nous avons présenté une étude théorique et expérimentale de dispositifs à ondes élastiques de surface (OES) appliqués à la réalisation de capteurs de pression sur substrat en quartz et de manière plus originale sur structure bicouche ZnO/Si. Dans la partie expérimentale nous avons mis en oeuvre un banc de mesure permettant la caractérisation sous pression. Nous avons développé et optimisé les procédés technologiques nécessaire pour la réalisation des dispositifs OES à l'aide des outils de simulation des procédés microélectronique SILVACO. Nous avons aussi optimisé la croissance de couches minces piézoélectriques de ZnO par le procédés de pulvérisation magnétron. Concernant la modélisation nous avons développé un ensemble de codes dans l'environnement MATLAB pour modéliser la propagation des OES en régime linéaire et non linéaire. Nous avons validé ce travail de modélisation dans le cas du quartz et nous l'avons extrapolé ensuite à l'étude de la structure ZnO/Si.