Morris MWANGI : "Stratégies de nanopositionnement robotique à ultra-haute précision pour les circuits intégrés photoniques hybride 3D"

Résumé: Les architectures photoniques hybrides 3D miniaturisées permettent une faible consommation d'énergie à un coût raisonnable pour les communications à haut débit, les capteurs et le traitement du signal. Cependant, la fabrication de ces composants et leur assemblage en architectures 3D pose des défis en raison des effets d'échelle limitant l'automatisation de la micromanipulation des microcomposants et de leur alignement. Les forces intermoléculaires compliquent encore les choses, les forces d'adhésion rendant difficile le couplage à des distances nanométriques. Le niobate de lithium (LN) est un matériau prometteur pour les applications photoniques, en particulier pour les applications à hauts débits. Cette thèse se concentre sur l'exploitation des capacités du LN en explorant de nouvelles architectures 3D pour des applications de détection. L'étude présente des procédures de fabrication de microdisques et de guides d'ondes électro-optiques en LN, deux composants clés pour les biocapteurs et les gyroscopes optiques. De plus, des stratégies de positionnement nanorobotique de très haute précision sont proposées pour la manipulation et l'assemblage, y compris un microscope à force atomique (AFM) en mode statique pour étudier les forces intermoléculaires pendant l'interaction entre les microdisques et les guides d'ondes. En effet, on constate que la force d'arrachement se produit pendant une durée de <10 ms. Ce passage soudain de l'absence de contact au contact rend compliqué le contrôle de la position relative des composants dans l'axe Z dans le sub-100 nm. Par conséquent, une autre stratégie basée sur l'AFM en mode dynamique utilisant la sonde Akiyama est proposée, avec un algorithme adaptatif et des modèles basés sur son comportement dynamique. Cela permet de développer une stratégie pour le positionnement nano-robotique ultra-haute précision de composants dans l'axe Z avec une précision de <2 nm basée sur les forces intermoléculaires attractives.

Composition du jury :

Cédric CLEVY, Maître de conférences, Université Bourgogne Franche-Comté, Directeur de thèse

Nadége COURJAL, Maîtresse de conférences, Université Bourgogne Franche-Comté, CoDirecteur de thèse

Jean-Bosco BYIRINGIRO, Associate Professor, Dedan Kimathi University of Technology, CoDirecteur de thèse

Frédéric LAMARQUE, Professeur des universités, Laboratoire Roberval, département Ingénierie Mécanique, Rapporteur

Micky RAKOTONDRABE, Professeur des universités, Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tarbes (ENIT), Laboratoire Génie de Production, Rapporteur

Frédéric ZAMKOTSIAN, Directeur de recherche, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), UMR7326, Examinateur

Qingze ZOU, Professeur des universités, Rutgers University, Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Examinateur

Mokrane BOUDAOUD, Maître de conférences, ISIR - Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique, Examinateur

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