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Atelier Systèmes micro-nano-électro-mécanique

Présentation

Description:

Concevoir de nouveaux capteurs adressables (e.g. accéléromètre, actionneurs thermiques, micromirroirs, …) pour la réalisation de micro-nanosystèmes. Ces éléments de bases ainsi que les éléments de circuit nécessaires à l'adressage seront intégrés dans une puce unique grâce à un procédé compatible CMOS. Le composant intégré sera ensuite réalisé en salle blanche et on vérifiera le bon déroulement de chaque étape en mettant en oeuvre les méthodes de caractérisation physiques adéquates. En fin de procédé, on procèdera à la caractérisation électrique complète de la puce réalisée.

 

1 - Cours de modélisation MEMS :

Ce cours présente les notions générales des MEMS et toutes les techniques de modélisations, en particulier la méthode des éléments finis. Ces techniques sont ensuite développées dans les TP de simulations suivantes.

 

2 – TP de Simulation :

Définir les techniques et les méthodologies de mise en œuvre d'assemblage microsystèmes en s'appuyant sur une CAO industrielle (e.g. Cadence, coventor…). L’approche multi-physique de simulation (e.g. COMSOL) est ensuite privilégiée pour concevoir des capteurs et des actionneurs en silicium innovants.

 

3 – Micro-nanofabrication MEMS :

Réalisation et intégration en salle blanche des capteurs simulés, avec également les éléments de circuit nécessaires à leur adressage.

 

4 – TP de caractérisation par tests sous pointes :

Tester la viabilité et définir les caractéristiques des capteurs simulés et fabriqués par la technique de tests sous pointes. La confrontation entre caractéristiques théoriques et expérimentales est développée.

 

5 - Le Projet Micro-nanosystème :

Le projet se veut structurant tout au long du semestre vis-à-vis de toutes les notions abordées et débouche sur une soutenance devant la promotion d’étudiants.

 

Des créneaux de travail personnel « libre » sont prévus dans l’emploi du temps afin que les étudiants puissent compléter l’offre de caractérisation (e.g. la microscope à force atomique (AFM), le microscope électronique à balayage (MEB), …).

Objectifs

Cet atelier a pour objectif de simuler, fabriquer et caractériser de nouveaux capteurs de type micro-nanosystème grâce à l'exploitation des micro et nano technologies.
A la fin de ce module, l'étudiant devra maitriser les bases théoriques, les techniques de conceptions, de réalisation et de caractérisations de nouveaux capteurs Micro et Nanosystèmes et être capable de caractériser et expertiser des dispositifs ces échelles micrométriques et nanométriques.

Le fil directeur de la formation est de privilégier dune part le travail expérimental par groupe autour de thèmes très applicatifs et d'autre part de renforcer le lien entre les cours théoriques de leur cursus et les notions dont ils auront besoin au cours de leur future vie professionnelle. Dans ce cadre, la conduite d'un projet, se voulant structurant, permettra alors à l'étudiant d'effectuer une synthèse bibliographique et de développer un sujet d'étude sur ces nouveaux capteurs dont les applications portent dans de nombreux secteurs e.g. micro-nanoélectronique, aéronautique, médecine.

Les thèmes suivants seront abordés :
- Cours de modélisation MEMS/NEMS
- TP de simulations multi-physiques (e.g. COMSOL)
- Réalisation de MEMS en salle Blanche AIME (1/2 process)
- TP de caractérisation de MEMS par tests sous pointes
- Soutenance projet MEMS/NEMS

Pré-requis

Physique des semiconducteurs et des microsystèmes
Connaissances de base en Physique du solide (niveau Master 1)

Evaluation

L'évaluation des acquis d'apprentissage est réalisée en continu tout le long du semestre. En fonction des enseignements, elle peut prendre différentes formes : examen écrit, oral, compte-rendu, rapport écrit, évaluation par les pairs...

Bibliographie

Un exposé oral évalue la qualité de la recherche bibliographique et la qualité du projet effectué par les étudiants. Une note de TP permet de compléter et d'évaluer la qualité du travail expérimental.

1- Fascicules entièrement polycopiés
2- M. Lahmani, C. Dupas et P. Houdy Les Nanosciences - Nanotechnologies et nanophysique (vol.1) Editions Belin (2006)ISBN : 2-7011-4386-1
3- L. Aigouy, Y. De Wilde et C. Frétigny Les nouvelles microscopies - A la découverte du nanomonde Editions Belin (2006)ISBN : 2-7011-3648-2R.
4 - WiesendangerScanning probe microscopy and spectroscopy - Methods and applications Cambridge University Press (1998)ISBN : 0-521-42847-5
5 - E. Meyer, H. J. Hug et R. Bennewitz Scanning probe microscopy and spectroscopy - The lab on a tip Springer (2004)ISBN : 3-540-43180-2