CARACTERISATION DE L’ISOLATEUR COPLANAIRE

L’objectif de cette partie est double ; il s’agit premièrement de réaliser l’isolateur à une fente, étudié lors de la simulation avec différentes dimensions et de réaliser aussi d’autres isolateurs coplanaires à double fentes avec les mêmes paramètres que la version à une fente.Cette réalisation (de guides) avec différentes dimensions permet d’obtenir d’une part, des échan- tillons pour l’étude de l’optimisation des performances du dispositif dans le cadre du cahier de charges défini au chapitre 3, et d’autre part, elle doit nous permettre de mieux comprendre les phénomènes physiques qui entrent en jeu dans ces structures atypiques, qui mêlent une géomé- trie originale aux propriétés particulières des ferrites dans le domaine fréquentiel d’apparition des ondes magnétostatiques.L’élaboration de ces composants nécessite l’utilisation de matériaux magnétiques et de cuivre en couche mince. La fabrication de ces composants nécessite des étapes technologiques issues de procédés utilisés dans le domaine des semi-conducteurs.Apres une étape de transfert des motifs préalablement imprimés sur un masque, par photoli- thographie, la gravure se fait avec du perchlorure de fer pour obtenir les composants souhaités. Dans un second temps et après avoir réalisé les dispositifs en salle blanche, nous effectue- rons les mesures sur les échantillons et vérifierons si les résultats obtenus concordent avec les simulations numériques. Les étapes de réalisation produisant toujours un résultat physique un peu différent des structures idéales simulées, et les conditions de mesures ne reproduisant ja- mais exactement les conditions de simulation, notamment sur le champ de polarisation interne appliqué à la couche magnétique, une étape de rétro simulation doit être envisagée pour per- mettre d’affiner le modèle numérique à partir des résultats de mesure. Enfin nous conclurons sur les résultats obtenus, en essayant de proposer une analyse physique du fonctionnement de ces isolateurs, et de produire des recommandations concernant leur modélisation numérique et notamment de leur environnement magnétique.

Après le design et la simulation du composant, il faut le fabriquer puis le caractériser. Nous allons présenter dans cette partie les étapes de réalisation de l’isolateur coplanaire.La réalisation de l’isolateur coplanaire à déplacement de champ se fait en déposant un plan de masse inférieur en cuivre sur une face d’un substrat de verre, puis en collant un substrat de YIG sur ce plan de masse, puis en réalisant la ligne de transmission en cuivre sur l’autre surface du substrat de YIG. La réalisation de l’isolateur coplanaire consiste tout d’abord à faire le nettoyage des substrats (verre et YIG) afin d’enlever ou d’éliminer la maximum d’éléments « étrangers » à la surface et de laisser le substrat très propre.La procédure de nettoyage consiste à mettre le substrat dans un bécher dans un bac à ultrasons pendant 10 minutes pour chaque produit. Les produits utilisés sont l’acétone, l’éthanol, un liquide dégraissant et de l’eau distillée. Après nettoyage, le substrat est mis immédiatement dans un bâti de pulvérisation cathodique pour le dépôt du cuivre. Le dépôt de cuivre se fait par la méthode de pulvérisation cathodique radiofréquence RF (à 13,56MHz) avec une machine TSD 350. Le substrat est installé dans l’enceinte à une distance de 6,7cm de la cible de cuivre. La puissance de dépôt est de 300W et le temps de dépôt est de 18 minutes pour obtenir une épaisseur des couches de cuivre d’environ 3µm.

Les substrats de YIG sont de forme carrée de 50mm de côté et d’une épaisseur de 1mm. Comme le YIG est très cassant, il est collé sur un substrat de verre afin d’assurer une rigidité mécanique suffisante pendant la manipulation.Le collage se fait avec la colle GEOFIX, qui est une colle composée de deux réactifs selon la procédure suivante : Après le collage, l’ensemble constitué du YIG et du verre peut être scié facilement en utilisant une scie circulaire.Après sciage on obtient deux substrats de YIG sur verre. Ces deux substrats vont être polis, car ils présentent une surface rugueuse. Le polissage a pour but d’obtenir un état de surface de haute qualité, nécessaire à la réalisation d’un isolateur par la photolithographie. La ligne de transmission se réalise de la même manière que le plan de masse inférieur avec les mêmes paramètres de dépôts. Mais le dépôt de la ligne de transmission est suivi d’un procédé de photolithographie et d’une gravure afin d’obtenir la forme de l’isolateur coplanaire.La photolithographie, technique issue de la microélectronique, est une étape qui consiste à transférer l’image du motif souhaité d’un masque sur le substrat.Afin d’enlever les parties du cuivre non protégées par la résine déposée lors de la photolithogra- phie et de faire apparaitre le motif souhaité, une gravure est réalisée. Pour cela, il est nécessaire de tremper l’échantillon dans une solution composée de perchlorure de fer et d’eau chaude (50%).Après la gravure et l’enlèvement de la résine photosensible déposée lors de la photolithographie sur la surface de l’échantillon, le processus suivant est l’étamage, réalisé sur le composant. L’éta- mage est une opération de traitement de surface qui consiste à appliquer une couche d’étain sur l’échantillon pour éviter l’oxydation.