Mario COSTANZA : "Intégration du graphène sur composants micro-acoustiques radiofréquences"

Résumé : L’interaction acoustoélectronique des charges mobiles avec des ondes acoustiques est un phénomène au cœur des propriétés électroniques des matériaux. Depuis quelques années, cette interaction non linéaire est étudiée pour manipuler des dispositifs électroniques ou photoniques à l'aide d'ondes acoustiques. En particulier, les matériaux bidimensionnels, comme le graphène, ont le potentiel d’améliorer la réponse des dispositifs microacoustiques non linéaires du fait de leur forte mobilité et leur faible masse.
L’objective de cette thèse a ainsi été de démontrer qu’une architecture de graphène sur niobate de lithium pour des dispositifs à ondes acoustiques de surface permet de réaliser un dispositif fonctionnel de type convolueur opérant à plusieurs GHz.
Pour cela, le transfert de graphène sur niobate de lithium a été optimisé en salle blanche. Les films transférés ont été caractérisés électriquement, par des mesures Hall classique et quantique ainsi que par spectroscopie Raman. Les résultats ont montré que nous avons obtenu des films de graphène transférés dopés de type p. Les caractérisations du courant acoustoélectronique sur composants microacoustiques à ondes de surface à 2,5 GHz ont confirmé un fort couplage.
Finalement, des amplificateurs et convoleurs non dégénérés basés sur l’effet acoustoélectronique ont été développés. Les résultats montrent une forte sensibilité des dispositifs avec l’échauffement induit à forte puissance acoustique dont les amplificateurs sont particulièrement sensibles.
L’effet de convolution de signaux contrapropagatifs sur électrode en graphène est cependant clairement démontré. Ces résultats confirment la possibilité de réaliser des composants tout-analogique fonctionnant à plusieurs GHz pour le traitement de signaux spécifiques.

Composition du jury :

Samuel MARGUERON, Maître de conférences, Université Bourgogne Franche-Comté, Directeur de thèse

Yann KERSALE, Professeur, Université Bourgogne Franche-Comté, Examinateur

Salvatore STIVALA, Associate Professor, Università degli Studi di Palermo (IT), Rapporteur

Clemens WINKEMANN, Professeur associé, Pr Grenoble INP, Néel Institute, Rapporteur

Paulo Ventura SANTOS, Directeur de recherche, Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Examinateur

Michel DEVEL, Professeur, Université Bourgogne Franche-Comté, Examinateur

Localisation : 15B, avenue des Montboucons 25000 BESANCON - salle Amphithéâtre Jean-Jacques Gagnepain