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| Titre : | Étude, Modélisation et conception des structures phononiques pour des applications MEMS | | Type de document : | texte imprimé | | Auteurs : | LEKHAL Djamel, Auteur | | Année de publication : | 2022-2023 | | Accompagnement : | CD | | Langues : | Français (fre) | | Catégories : | Electronique:Microélectrinique
| | Mots-clés : | Cristal phononique, Méthode FEM, ondes élastique, micropillar silicium,
microstructures pyramidales.
Phononic crystal, FEM method, elastic waves, silicon micro pillars,
pyramidal microstructures. | | Résumé : | Récemment, les structures phononiques trouvent leur importance dans divers domaines notamment le domaine de la nanotechnologie et la nanoélectronique, comme des composants photoniques. Ce sont des structures à faible consommation et sont bien adaptées pour des applications des microsystèmes électromécaniques (MEMS). Ces sont des structures composites constitués d’un ou de plusieurs matériaux. La distribution de ces structures est souvent périodique selon l’une des trois directions de l’espace. Cette périodicité confère à ces structures composites des propriétés élastiques distinctes très intéressantes. Chaque type de ces structures favorise la propagation des ondes élastiques précises. Toutes ces structures empêchent la propagation de certaines ondes élastiques dans certaines directions déterminées. Ils offrent l’apparition des bandes interdites similaires aux matériaux semi-conducteurs ou optiques. Dans cette thèse, une étude systématique de ces structures phononiques est menée en utilisant la méthode des éléments finie (FEM), après avoir démontré que la FEM est primordiale pour l’étude de ce genre de structures qui nous permet d’obtenir des résultats proches de ceux de l’expérimental. De nouvelles nanostructures phononiques avec différentes géométries sont proposées, dans le domaine d’hyperfréquences. D’après les analyses de la distribution du champ de déplacement et l’analyse des courbes de structure de bande et la courbe du coefficient de transmission, le meilleur guide d’onde phononique à piliers pyramidal obtenue, est celui du pyramide de hauteur h1=300 nm et du substrat d’épaisseur h=1100 nm. Dont les ondes de surfaces sont bien séparées par rapport aux ondes de volume, ainsi que l’énergie élastique est bien focalisée dans la surface de la pyramide. La première bande interdite de cette structure est localisée dans l’intervalle de fréquence [4.09 GHz, 4.66 GHz] et la deuxième bande interdite est située dans l’intervalle de fréquence [10.10 GHz, 11 GHz]. En fixant les paramètres géométriques pour les deux guides d’ondes à piliers cubiques comme suit : la hauteur du pilier h1= 100 nm, la largeur du pilier b=97.5 nm, l’épaisseur du substrat h=1100 nm et le paramètre de la cellule a=200 nm. Pour ces deux structures, le meilleur guide d’onde phononique obtenu, est celui du silicium. Pour les guides d’ondes à piliers cylindriques, le meilleur guide d’onde est celui du silicium. Car les atténuations du coefficient de transmission sont bien alignées avec la courbe de la structure de bande et la séparation est importante entre les ondes de surface et les ondes de volume. Ainsi que du point de vue technologique.
Recently, phononic structures have become important in several fields, including nanotechnology and nanoelectronics, such as nanoscale components. As they are energyefficient and sometimes passive structures, they are perfectly suitable for nanoelectromechanical applications (NEMS). They are composite structures constructed from one or more materials. Such materials are often distributed periodically in one of the three directions of space. This periodicity gives these composite structures special elastic properties. Each of these structures encourages the propagation of particular elastic waves. All these structures inhibit the propagation of certain elastic waves in certain directions. They offer the appearance of forbidden bands resembling semi-conductor or optical materials. In this thesis, we make a systematic study of these phononic structures using the finite element method (FEM), after having demonstrated that FEM is essential for the study of this kind of structures and gives results similar to the experimental according to several studies. New phononic nanostructures with different geometries are proposed in the hyperfrequency domain. According to the displacement field distribution, the band structure curves and the transmission coefficient curve analysis, the best pyramidal pillars phononic waveguide obtained, is the one of the pyramid height h1=300 nm and the substrate thickness h=1100 nm. In which the surface waves are well separated from the volume waves, so that the elastic energy is well concentrated in the pyramidal surfaces. The first bandgap of this structure is in the frequency range [4.09 GHz, 4.66 GHz] and the second bandgap is in the frequency range [10.10 GHz, 11 GHz]. The geometrical parameters of both silicone square pillar and germanium square pillar waveguides are fixed as follows: pillar height h1= 100 nm, pillar width b=97.5 nm, substrate thickness h=1100 nm and cell parameter a=200 nm. For both structures, the best phononic wave guide is made of silicon. In the case of cylindrical waveguides, the best is made of silicone. Only because the attenuations of the transmission coefficient are correctly aligned with the curve of the band structure. This last waveguide has a large separation between surface and volume waves. So much for technology. | | Directeur de thèse : | MEKKAKIA-MAAZA Nasr-Eddine |
Étude, Modélisation et conception des structures phononiques pour des applications MEMS [texte imprimé] / LEKHAL Djamel, Auteur . - 2022-2023 . - + CD. Langues : Français ( fre) | Catégories : | Electronique:Microélectrinique
| | Mots-clés : | Cristal phononique, Méthode FEM, ondes élastique, micropillar silicium,
microstructures pyramidales.
Phononic crystal, FEM method, elastic waves, silicon micro pillars,
pyramidal microstructures. | | Résumé : | Récemment, les structures phononiques trouvent leur importance dans divers domaines notamment le domaine de la nanotechnologie et la nanoélectronique, comme des composants photoniques. Ce sont des structures à faible consommation et sont bien adaptées pour des applications des microsystèmes électromécaniques (MEMS). Ces sont des structures composites constitués d’un ou de plusieurs matériaux. La distribution de ces structures est souvent périodique selon l’une des trois directions de l’espace. Cette périodicité confère à ces structures composites des propriétés élastiques distinctes très intéressantes. Chaque type de ces structures favorise la propagation des ondes élastiques précises. Toutes ces structures empêchent la propagation de certaines ondes élastiques dans certaines directions déterminées. Ils offrent l’apparition des bandes interdites similaires aux matériaux semi-conducteurs ou optiques. Dans cette thèse, une étude systématique de ces structures phononiques est menée en utilisant la méthode des éléments finie (FEM), après avoir démontré que la FEM est primordiale pour l’étude de ce genre de structures qui nous permet d’obtenir des résultats proches de ceux de l’expérimental. De nouvelles nanostructures phononiques avec différentes géométries sont proposées, dans le domaine d’hyperfréquences. D’après les analyses de la distribution du champ de déplacement et l’analyse des courbes de structure de bande et la courbe du coefficient de transmission, le meilleur guide d’onde phononique à piliers pyramidal obtenue, est celui du pyramide de hauteur h1=300 nm et du substrat d’épaisseur h=1100 nm. Dont les ondes de surfaces sont bien séparées par rapport aux ondes de volume, ainsi que l’énergie élastique est bien focalisée dans la surface de la pyramide. La première bande interdite de cette structure est localisée dans l’intervalle de fréquence [4.09 GHz, 4.66 GHz] et la deuxième bande interdite est située dans l’intervalle de fréquence [10.10 GHz, 11 GHz]. En fixant les paramètres géométriques pour les deux guides d’ondes à piliers cubiques comme suit : la hauteur du pilier h1= 100 nm, la largeur du pilier b=97.5 nm, l’épaisseur du substrat h=1100 nm et le paramètre de la cellule a=200 nm. Pour ces deux structures, le meilleur guide d’onde phononique obtenu, est celui du silicium. Pour les guides d’ondes à piliers cylindriques, le meilleur guide d’onde est celui du silicium. Car les atténuations du coefficient de transmission sont bien alignées avec la courbe de la structure de bande et la séparation est importante entre les ondes de surface et les ondes de volume. Ainsi que du point de vue technologique.
Recently, phononic structures have become important in several fields, including nanotechnology and nanoelectronics, such as nanoscale components. As they are energyefficient and sometimes passive structures, they are perfectly suitable for nanoelectromechanical applications (NEMS). They are composite structures constructed from one or more materials. Such materials are often distributed periodically in one of the three directions of space. This periodicity gives these composite structures special elastic properties. Each of these structures encourages the propagation of particular elastic waves. All these structures inhibit the propagation of certain elastic waves in certain directions. They offer the appearance of forbidden bands resembling semi-conductor or optical materials. In this thesis, we make a systematic study of these phononic structures using the finite element method (FEM), after having demonstrated that FEM is essential for the study of this kind of structures and gives results similar to the experimental according to several studies. New phononic nanostructures with different geometries are proposed in the hyperfrequency domain. According to the displacement field distribution, the band structure curves and the transmission coefficient curve analysis, the best pyramidal pillars phononic waveguide obtained, is the one of the pyramid height h1=300 nm and the substrate thickness h=1100 nm. In which the surface waves are well separated from the volume waves, so that the elastic energy is well concentrated in the pyramidal surfaces. The first bandgap of this structure is in the frequency range [4.09 GHz, 4.66 GHz] and the second bandgap is in the frequency range [10.10 GHz, 11 GHz]. The geometrical parameters of both silicone square pillar and germanium square pillar waveguides are fixed as follows: pillar height h1= 100 nm, pillar width b=97.5 nm, substrate thickness h=1100 nm and cell parameter a=200 nm. For both structures, the best phononic wave guide is made of silicon. In the case of cylindrical waveguides, the best is made of silicone. Only because the attenuations of the transmission coefficient are correctly aligned with the curve of the band structure. This last waveguide has a large separation between surface and volume waves. So much for technology. | | Directeur de thèse : | MEKKAKIA-MAAZA Nasr-Eddine |
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Faire une suggestion Affiner la rechercheApplication des Equations Paraboliques dans la Propagation d'ondes Electromagnetiques dans l'atmosphere / YAHIAOUI Ahmed
