Toky RABENIMANANA : "Modélisation, fabrication et caractérisation expérimentale de réseaux MEMS faiblement couplés pour la détection de masse"

Travaux de thèse de Toky RABENIMANANA : "Modélisation, fabrication et caractérisation expérimentale de réseaux MEMS faiblement couplés pour la détection de masse"

Résumé : Une étude sur les détecteurs de masse utilisant la localisation d’Anderson est menée dans le cadre de cette thèse. Différents moyens permettant d’améliorer leurs performances sont proposés et démontrés à travers deux dispositifs MEMS. Les deux dispositifs utilisent le même système composé de deux cantilevers couplés mécaniquement, mais les vibrations sont générées de deux manières différentes: le premier dispositif est actionné par une force électrostatique attractive tandis que le second est actionné par une force électrostatique répulsive. Afin de se débarrasser du déséquilibre créé par les défauts de fabrication, on utilise l’assouplissement électrostatique en réglant la tension continue de l’actionnement. Pour le premier dispositif, une approche utilisant un système asymétrique avec deux cantilevers de longueurs différentes est proposée. On réduit alors la rigidité effective de la poutre courte pour équilibrer le système. Avec le second type d’actionnement, le faible assouplissement électrostatique nous oblige à utiliser deux micropoutres de même longueur. Mais le système est toujours équilibré de la même manière. Grâce à la fonctionnalisation des non-linéarités électrostatiques, le premier dispositif montre une meilleure sensibilité, qui est de 67% supérieure à la sensibilité maximale atteignable en régime linéaire. Quant au second dispositif, il montre l’absence de non-linéarités électrostatiques, ce qui permet d’augmenter sa gamme dynamique linéaire jusqu’à 70% de la distance qui sépare les poutres des électrodes inférieures. Cela devrait améliorer non seulement la résolution en masse du détecteur, mais aussi la précision des mesures. Tous ces concepts sont d’abord étudiés théoriquement avec le modèle analytique basé sur la théorie d’Euler-Bernoulli. Ils sont ensuite démontrés expérimentalement après que les détecteurs aient été fabriqués suivant le processus MUMPS.

Composition du jury :

Joseph LARDIES Professeur Université Bourgogne - Franche-Comté, Directeur de thèse

Najib KACEM, Maître de conférences, Université Bourgogne - Franche-Comté, Co-directeur de thèse

Vincent WALTER, Maître de conférences, Université Bourgogne - Franche-Comté, Co-directeur de thèse

Sébastien HENTZ, Directeur de recherche, CEA, Laboratoire d’électronique et de technologie de l’information (LETI), Rapporteur

Claude-Henri LAMARQUE, Professeur ENTPE, Université de Lyon, Laboratoire de Tribologie Dynamique des Systèmes (LTDS), Rapporteur

Jérôme JUILLARD Professeur, Centrale Supélec Génie électrique et électronique de Paris (GEEPS), Examinateur

Skandar BASROUR Professeur, Université Grenoble Alpes, Laboratoire Techniques de l'Informatique et de la Microélectronique pour l'Architecture des systèmes intégrés (TIMA)

Localisation : Amphithéâtre JJ Gagnepain, Institut FEMTO-ST - 15 B, Avenue des Montboucons, Besançon