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MIcro et Nano structures pour les Télécoms - MINT

L’équipe MINT développe des circuits RF et hyperfréquences, basés sur des matériaux et / ou technologies de fabrication spécifiques. Elle possède un savoir-faire reconnu pour concevoir et réaliser des démonstrateurs RF pertinents à partir de nouveaux matériaux ou de micro et nano structures.

Thématiques développées au sein de l'équipe

Matériaux intelligents/ fonctionnels

Utilisation de matériaux à transition et à changement de phase (VO2, GeTe, GST…), ferroélectriques (BST, NBT-BT), piézoélectriques (ZnO, AlN…) pour réaliser des commutateurs, des capacités variables, des micro-résonateurs acoustiques […]

Dispositifs RF-MEMS / NEMS

Plusieurs démonstrateurs à l’état de l’art ont été construits – Des MEMS RF ont été embarqués avec succès dans la charge utile du satellite Athena-Fidus placé en orbite en Février 2014.  Création de la start-up AirMEMS, 2013 […]

Micro fabrication additive 3D haute résolution

Procédés de fabrication additive innovants pour la réalisation de structures 3D complexe dans le domaine millimétrique. Fabrication de composants multicouches, comme des lignes coaxiales micro rectangulaires remplies d'air […]

Circuits RF reconfigurables

Développement de nouveau composants RF et millimétriques (filtres, antennes, amplificateurs de puissance) programmables ou reconfigurables en fréquences. Exploration du potentiel des différentes technologies développées au sein de l’équipe […]

Capteurs RF à l’échelle micro/nanométrique

Micro-systèmes micro-fluidiques basés sur la technologie semi-conducteur BiCMOS pour la manipulation de cellule. La technique de diélectrophorèse à des fréquences UHF (supérieures à 100 MHz) est utilisée pour évaluer les propriétés diélectriques intracellulaires et ainsi réaliser une discrimination cellulaire […]

 

 

Matériaux intelligents et fonctionnels

Utilisation de matériaux à transition et à changement de phase (VO2, GeTe, GST…), ferroélectriques (BST, NBT-BT…), piézoélectriques (ZnO, AlN…) pour réaliser des commutateurs, des capacités variables, des micro-résonateurs acoustiques.

  • Intégration des matériaux à transition et à chagement de phase (PTM/ PCM)

Cette thématique vise le développement des commutateurs et circuits hautes-fréquences ultra- rapides (domaines micro-ondes, millimétriques, THz, optique) en utilisant des matériaux à transition de phase ( PTM- dioxyde de vanadium, VO2) ou des matériaux à changement de phase (PCM- GeTe, GST) présentant des propriétés remarquables (changement important des propriétés électriques et optiques) suite à des stimuli extérieurs (thermiques, mécaniques, électriques, optiques).

  • Applications hyperfréquences des matériaux PTM (VO2)

  • Applications électroniques/optiques des matériaux à transition de phase (VO2)

  • Commutateurs RF bistables large bande à base des matériaux GeTe/ GST

Nous visons le développement de dispositifs émergeants intégrant des matériaux à changement de phase (GeTe/ GST) pour la réalisation des fonctions agiles hyperfréquences bistables (commutateurs, filtres, antennes…) dans les domaines micro-ondes, ondes millimétriques, THz en utilisant des excitations électriques et optiques. 

  • Capacités variables à base de matériaux férroelectriques (BST)

En collaboration avec le laboratoire SPCTS, l'équipe Antennes & Signaux d'XLIM et le laboratoire NIMP (Roumanie)- projets ANR-Maestro et  H2020 M-EraNet MASTERS (EU)

Nous exploitons l'agilité des matériaux ferroélectriques de type BST (Ba1-xSrxTiO3) (changement de leur permittivité sous l’action un champ électrique externe) pour développer des capacités accordables électriquement en utilisant des topologies type MFM (Métal-Ferroelectrique-Métal) ou planaires IDT (électrodes inter-digités). L'objectif principal de cette action de recherche vise l'introduction de nouveaux composants/ dispositifs avec des propriétés adaptées pour la réalisation des antennes reconfigurables dans la bande de fréquences ISM (Industrial, Scientific and Medical) (autour de 2.45 GHz) et millimétriques (30 GHz à 64 GHz).

  • Micro-résonateurs acoustiques intégrant des matériaux piézoélectriques (ZnO, AlN)

Cette thématique de recherche vise la conception et la réalisation des micro-résonateurs piézoélectriques suspendus intégrant des couches minces de ZnO et d’AlN avec des caractéristiques (coefficients de couplage, facteurs de qualité) à l’état de l’art international. 

  

 

Dispositifs RF- MEMS/ NEMS

Plusieurs démonstrateurs à l’état de l’art ont été construits – Des MEMS RF ont été embarqués avec succès dans la charge utile du satellite Athena-Fidus placé en orbite en Février 2014.  Création de la start-up AirMEMS, 2013.

  • Développement du premier composant MEMS RF capable de se reconfigurer en 50 ns – Fait marquant CNRS - 2011

Pour diminuer la vitesse de commutation, des MEMS miniatures ont été conçus et réalisés. Ces  derniers possèdent une membrane 10 fois plus petite que des composants conventionnels composée de matériaux isolants très rigides et des couches d’aluminium très légères. Ces micro-poutres « composites » sont capables de présenter des fréquences de résonance mécaniques de plusieurs MHz. En couplant ces membranes miniatures à un actionneur électrostatique à nanogap, des capacités commutées ont pu être réalisées et des vitesses de commutations de 50 ns ont été observées pour la première fois.

  • Mise au point d’un MEMS à gap d’air possédant une butée mécanique permettant d’accroître sa durée de vie et sa fiabilité (Brevet + Start-up)

L’un des faits marquants significatifs de l’équipe concerne la mise au point d’un MEMS à gap d’air possédant une butée mécanique permettant d’accroître sa durée de vie et sa fiabilité. Ces micro-commutateurs RF ont été intégrés à la charge utile du satellite Athena-Fidus lancé en février 2014. Cette première mondiale a permis de valider la technologie MEMS du laboratoire et a également pour objectif d’obtenir une qualification spatiale. Ce projet a été financé par le Centre National des Etudes Spatiales (CNES) et conduit par Thales Alenia Space.

Ce travail a également conduit à la création de la start-up AirMems en 2013. Cette dernière fournir des circuits radio-fréquences performants sur demande (filtres, déphaseurs, adaptateurs d’impédances, matrices de commutations…) intégrant des commutateurs MEMS-RF, sur une large bande de fréquences.

  • Développement de MEMS-RF avec des facteurs de mérite inférieurs à 10 fsec

Des composants récemment développés, atteignent des facteurs de mérite (produit Ron x Coff) inférieurs à 10 fsec grâce à une technique d’encapsulation en film mince. Développée grâce au soutien de la DGA, cette technologie fait l’objet d’un dépôt de brevet.

 

Micro fabrication additive 3D haute résolution

 

Procédés de fabrication additive innovants pour la réalisation de structures 3D complexe dans le domaine millimétrique. Fabrication de composants multicouches, comme des lignes coaxiales micro rectangulaires remplies d'air.

 

 

Circuits RF reconfigurables

Développement de nouveau composants (filtres, antennes, amplificateurs de puissance) programmables ou reconfigurables en fréquences. L’objectif est d’explorer le potentiel des différentes technologies développées dans l’équipe (matériaux à changement de phase, MEMS, …) en s’appuyant sur les compétences en modélisation RF pour réaliser de nouvelle génération de composants RF et millimétriques.

Exemples de Filtres accordables et d'Antennes agiles intégrant des MEMS

  • Filtres accordables passe-bande à bande passante absolue constante intégrant des composants MEMS

De nouvelles approches ont été mises au point pour concevoir un filtre passe bande accordable à bande passante absolue constante. Le filtre présenté de faible encombrement est composé de deux résonateurs en forme de boucle chargés par des capacités variables. Ces dernières utilisent des commutateurs MEMS à quatre contacts ohmiques.

  • Antennes planaires (PIFA) quart d’onde reconfigurables

Collaboration équipe Antennes&Signaux

Une antenne planaire PIFA compacte a été conçue, fabriquée et caractérisée. La fréquence centrale de l'antenne peut être réglée de 1,52 GHz à 2,25 GHz, en utilisant des patchs auxiliaires commutés. Des commutateurs RF-MEMS à contacts ohmiques sont utilisés pour connecter et déconnecter les patchs auxiliaires, en maintenant à la fois l'efficacité et la linéarité de l'antenne. L'efficacité de l'antenne PIFA mesurée pour tous les états dans une chambre anéchoïque, varie de 52% à 95%. La linéarité de l'antenne a également été évaluée en exprimant la différence entre la puissance en dB du signal utile et celle du signal parasite dans le canal adjacent  (ACPR). Une dynamique de 42 dB jusqu'à une puissance d'entrée de 28 dBm a été obtenue.

 

 

Capteurs RF à l'échelle micro/nanométrique

Développement de nouveaux capteurs intégrés en technologie CMOS – Ces procédés avancés permettent d’obtenir des systèmes de caractérisation de matériaux à l’échelle nanométrique.

PROJET H2020 SUMCASTEC: Nouvelle Génération de Laboratoires sur Puces visant à neutraliser des Cellules Souches Cancéreuses avec des Ondes Electromagnétiques

Coordinateur: Université de Limoges, France.// De 01-01-2017 à 30-06-2020

Ce projet retenu dans le cadre de l'appel à projet FET 2016 a un double objectif. Le premier est de développer un outil permettant de détecter et d'isoler des cellules souches cancéreuses au sein d'une population cellulaires issue de cancers cérébrales et de proposer de nouvelles approches de traitement ciblant spécifiquement ces cellules particulières. Les cellules souches cancéreuses (CSC) sont en effet très peu nombreuses, difficiles à identifier et à traiter car résistantes aux traitements radio - et chimiothérapeutiques conventionnels. Il n’existe donc pas à ce jour, d’outils vraiment spécifiques pour les identifier immédiatement en clinique et leur détection dans une tumeur selon des protocoles de recherche nécessite un temps d’analyse qui est relativement long, quasiment un mois. De plus, développer des thérapies ou des traitements ciblant les cellules CSCs reste à ce jour extrêmement complexe.

Un système d’analyse extrêmement miniaturisé sera mis au point dans ce projet qui travaillera non pas à l’échelle d’une grosse population cellulaire mais cellule par cellule justement pour obtenir une identification sans marquage préalable des cellules grâce à une interrogation électromagnétique. Pour cela un laboratoire sur puce en technologie BICMOS va être développé.

Ce même laboratoire sur puce permettra d'appliquer un premier traitement ciblé sur ces cellules, avec des ondes électromagnétiques. L'idée est d'amener  ces cellules souches cancéreuses à changer de caractéristiques et à se différencier en des cellules moins agressives sur lesquelles les traitements existants seront plus efficaces.  Cela pourrait permettre de proposer des traitements plus ciblés des tumeurs, moins nocifs pour le patient et plus efficaces avec des risques de récidives amoindris.

Partenaires :

BANGOR UNIVERSITY (United Kingdom)

IHP GMBH - INNOVATIONS FOR HIGH PERFORMANCE MICROELECTRONICS/LEIBNIZ-INSTITUT FUER INNOVATIVE MIKROELEKTRONIK (Germany)

AGENZIA NAZIONALE PER LE NUOVE TECNOLOGIE, L'ENERGIA E LO SVILUPPO ECONOMICO SOSTENIBILE (Italy)

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PADOVA (Italy)

CREO MEDICAL LIMITED (United Kingdom)