Giacomo Clementi : "LiNbO3 films: intégration pour la récupération de l'énergie piézoélectrique et pyroélectrique"

Travaux de thèse de Giacomo Clemeni : "LiNbO3 films: intégration pour la récupération de l'énergie piézoélectrique et pyroélectrique"

Une solution en visioconférence sera  proposée et sera accessible sur ZOOM.

Résumé : Cette thèse fait partie du projet ENHANCE (Piezoelectric Energy Harvesters for Self-Powered Automotive Sensors : fromAdvanced Lead-Free Materials to Smart Systems) du réseau de formation innovant Marie Sklodowska-Curie, qui est lié à la récupération d'énergie pour les applications automobiles, en particulier de l'énergie vibratoire et thermique pour les capteurs autoalimentés. Dans cette thèse, nous avons étudié le matériau piézoélectrique sans plomb LiNbO3 comme transducteur pour les applications de récupération d'énergie, en mettant l'accent sur ses propriétés matérielles optimisées et son interface électronique. Nous avons exploré toutes les voies possibles de micro-fabrication des films LiNbO3, avec des approches top-down ou bottom-up, afin d'obtenir des films LiNbO3 de haute qualité. Nous avons présenté à la fois des films PIMOCVD qui peuvent être développés de manière texturée sur des substrats de silicium, et des films épais de monocristaux LiNbO3 Au-Au colleés au silicium ou au métal. Nous avons optimisé le couplage et les propriétés électro-mécaniques des transducteurs LiNbO3 par des simulations par éléments finis et l'étude de l'orientation. Enfin, nous avons atteint une densité de puissance normalisée de 371,2 μW.cm^-3.g^-2.Hz^-1 en utilisant la structure composite proposée qui vibre à la fréquence de résonance, ce qui est parmi les meilleures valeurs même par rapportaux matériaux à base de plomb (et autres matériaux sans plomb) disponibles dans le commerce. En outre, nous avons satisfait l'objectif de fournir une tension de sortie redressée dans la gamme 1-3 V à partir de transducteurs sans plomb, obtenant pour des systèmes de dimensions compactes (< 1 cm^3), une figure de mérite piézoélectrique de 26,6 GJ/m^3 avec un facteur de qualité mécanique considérable (> 100), et des fréquences opérationnelles dans la gamme de 10-500 Hz disponibles dans les véhicules.

Composition du jury:

Alper Erturk, Professeur des Universités, GeorgiaTech, Rapporteur

Elie Lefeuvre, Professeur des Universités, Paris-Saclay, Rapporteur

Francesco Cottone, Maître de Conférences des Universités, UniPg, Examinateur

Paul Muralt, Professeur Emeritus, EPFL, Examinateur

Mickaël Lallart, Professeur des Universités, INSA Lyon, Invité

Roberto La Rosa, Directeur de recherche, ST-Microelectronics, Invité

M.me Ausrine Bartasyte, Professeure des Universités, UBFC, Directrice de thèse

Bernard Dulmet, Professeur Emeritus, ENSMM, Co-Directeur de thèse

Samuel Margueron, Professeur des Universités, ENSMM, Co-Directeur de thèse

Localisation : Amphithéâtre Émilie du Châtelet, ENSMM, 26 Rue de l'Épitaphe, Besançon