Rozprawy doktorskie: „Dispositifs à ondes acoustiques de surface – Matériaux”

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Janin, Yves. "Dispositifs à ondes de surfaces sur substrat céramique : applications à l'étude de films minces viscoélastiques". Tours, 1997. http://www.theses.fr/1997TOUR3306.

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Cette thèse comprend deux parties : d'une part la caractérisation des propriétés acoustiques de surface des céramiques piézoélectriques à grains fins, d'autre part la réalisation d'un capteur d'humidité et l'étude des ondes de Rayleigh se propageant dans un substrat piézoélectrique recouvert par un film mince viscoélastique. Dans la première partie, nous présentons tout d'abord les méthodes de caractérisation développées, dont certaines s' appuient sur la mesure de l'impédance électrique de transducteurs à peignes interdigités. Nous donnons ensuite les résultats d'une étude portant sur l'influence des conditions de fabrication des céramiques et le rôle des éléments dopants sur les propriétés de ces céramiques. Nous montrons en particulier qu'un traitement par pressage isostatique à chaud réduit notablement les pertes par propagation des ondes de surface. Dans la seconde partie, nous mettons en oeuvre un capteur d'humidité basé non pas sur la mesure des variations de vitesse de l'onde de surface, mais sur celle des variations d'amplitude de l'onde acoustique. Les résultats expérimentaux obtenus nous amènent ensuite à étendre la notion de permittivité piézoélectrique de surface au cas d'un substrat piézoélectrique recouvert par un film mince viscoélastique. Nous nous intéressons pour finir aux phénomènes de résonances de films polymères minces, et nous montrons que ce phénomène peut très bien être analysé grâce aux méthodes développées précédemment
This thesis is divided in two parts. The first one deals with the characterisation of the surface acoustic wave (SA W) properties of fme grain piezoelectric ceramics, and the second with the design of a humidity sensor and the study of Rayleigh waves propagating in piezoelectric substrates covered with thin viscoelastic films. In the first part, original characterisation methods are developed, most of them based on the measurement of the electrical impedance of interdigital transducers. Th en we study the influence of the fabrication process and the effect of doping on SA W properties of piezoceramics. In particular we show that the SA W propagation losses are significantly reduced by a hot isostatic pressing process. In the second part, a humidity sensor is designed. Unlike conventional sensors, it is not based on SA W phase velocity measurements, but on SA W amplitude measurements. The experimental results lead us to extend the effective surface permittivity concept to the case of a piezoelectric substrate coated with a thin viscoelastic film. Finally, we foc us on resonances of thin polymer films, and we show that this phenomenon can be analysed using this theoretical method

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Fonseca, Raul José da Silva Camara Mauricio da. "Microcaractérisation élastique de matériaux poreux par signature acoustique". Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20221.

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L'objectif de ce travail a consiste a etudier les proprietes elastiques des materiaux poreux par l'intermediaire de l'echographie a haute frequence et surtout de la microscopie acoustique avec ses deux grandes applications, l'imagerie et la signature acoustique v(z). Afin d'interpreter les resultats experimentaux, nous avons modelise la signature acoustique par deux methodes differentes: (i) le modele de schoch et (ii) la theorie de biot. Nous avons constate que le modele de schoch ne peut etre applique qu'aux materiaux poreux presentant un faible taux de porosite. La deuxieme methode s'est averee plus interessante pour la simulation theorique de la signature acoustique car les phenomenes mis en evidence par la theorie de biot jouent un role essentiel pour les problemes de reflexion aux interfaces, importants en microscopie acoustique. Nous avons aussi vu que l'existence d'une onde longitudinale lente, prevue par la theorie de biot, peut representer une portion non negligeable du coefficient de reflexion. En outre, les resultats des simulations ont montre que, sous certaines conditions, la signature acoustique peut detecter ce mode acoustique. Au niveau experimental, nous avons applique les methodes microacoustiques afin de mesurer, d'une facon non-destructive, les vitesses des ondes acoustiques et les modules elastiques du silicium poreux pour differents taux de porosite. Enfin, nous avons montre que la porosite peut etre determinee indirectement a partir de la modelisation theorique de la signature acoustique du milieu poreux

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Du, Yu. "Etude et développement de matériaux micro/nano structurés pour l’ingénierie des bandes interdites dans les dispositifs électro-acoustiques à ondes de surface". Thesis, Ecole centrale de Lille, 2015. http://www.theses.fr/2015ECLI0020/document.

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Ce travail porte sur l’étude de matériaux micro/nano structurés permettant l’ingénierie des structures de bande dans le domaine des ondes élastiques. Nous nous sommes intéressés en particulier à l’intégration de ces matériaux dans les dispositifs électro-acoustiques et l’étude de l’interaction avec les ondes acoustiques de surface.La démarche consiste à mener des simulations par la méthode des éléments finis, pour calculer les structures de bande et les spectres de transmission. Nous avons étudié l’effet des paramètres géométriques et élastiques des micro-plots sur les branches acoustiques représentant les modes de surface. Nous avons ensuite discuté l’effet de la symétrie de l’arrangement sur la polarisation des modes de surface. Nous avons également étudié l’effet de la symétrie sur la sensibilité des modes de surface à une variation de température.Sur le plan expérimental, Nous avons élaboré des transducteurs inter-digités sur un substrat piézoélectrique de LiNbO3. Nous avons intégré divers cristaux phononiques composés de micro-plots de Ni, obtenues par électrodéposition. Les spectres de transmission ont été mesurés à l’aide d’un analyseur de réseau et comparés aux résultats theoriques.En dehors des cristaux phononiques basés sur des plots du nickel, d’autres structures ont également été présentées dans ce travail, incluant des matériaux bidimensionnels à base de nanoparticules magnétiques auto-assemblées et des nanofils du nickel électrodéposés à travers des membranes nano-poreuses d’alumine
This work concerns the study of micro/nano structured materials for the engineering of band structures in the field of elastic waves. We were interested in particular to the integration of these materials in electro-acoustic devices and the study of the interaction with the surface acoustic waves.The approach is to carry out the simulation using the finite element method to calculate the band structures and the transmission spectra. We studied the effect of geometrical and elastic parameters of micro-pillars on acoustic branches representing surface modes. Then we discussed the effect of the symmetry of the arrangement on the polarization of the surface modes. We also investigated the effect of the symmetry on the sensitivity of surface modes with the variation of temperature.Experimentally, we have developed interdigital transducers on a piezoelectric substrate of LiNbO3. We have fabricated various phononic crystals composed of nickel micro-pillars, obtained by electrodeposition. The transmission spectra were measured by a network analyzer and compared with the theoretical results.Besides the phononic crystals based on nickel pillars, some other periodic micro/nano structures were also involved in this work, such as two dimensional materials based on self-assembled magnetic nanoparticles and nickel nanowires electroplated through nano-porous alumina membranes

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Assouar, Mohamed Badreddine. "Etude de dispositifs à ondes acoustiques de surface (SAW) à structure multicouche nitrure d'aluminium diamant : croissance de matériaux en couches minces et technologie de réalisation". Nancy 1, 2001. http://www.theses.fr/2001NAN10202.

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Ce travail a pour thème l'étude de dispositifs SAW à structure multicouche, à savoir, le dépôt de couches minces d'AlN et de diamant et le développement de procédés technologiques nécessaires pour la réalisation de ces dispositifs. Concernant les procédés technologiques, nous avons développé des outils nécessaires pour la réalisation des dispositifs SAW en optimisant les paramètres expérimentaux relatifs à ces procédés. Concernant la croissance de films diamant réalisée par MPACVD, nous avons pu optimiser ce dépôt afin d'obtenir des films présentant les propriétés requises pour les dispositifs SAW. Concernant le dépôt de couches d'AlN réalisé par pulvérisation réactive magnétron, nous avons étudié la croissance afin d'obtenir des couches piézoélectriques orientées (002). Nous avons réalisé des dispositifs à base des structures AlN/Si, AlN/saphir et AlN/diamant, et on a pu montrer l'influence du substrat de la structure multicouche sur de la vitesse des ondes acoustiques de surface
The aims of this work were to study the layered structure SAW devices AlN/diamond and the deposition of AlN and diamond films. Also, this work consist to develop a technologic process necessaries to realise SAW devices. Concerning the technologic process, we have developed a necessaries tools to accomplish a SAW devices by optimisation the experimental parameters relatives of these process. Concerning the growth of diamond films by MPACVD method, we have studied and optimised this deposition in order to obtain diamond films with required properties to utilise it in layered structure SAW devices. Concerning AlN thin films realised by reactive magnetron sputtering, we have studied and optimised the deposition to obtain a piezoelectric films oriented c-axis perpendicular to the surface. We have realised a layered structures SAW devices based on AlN/Si, AlN/saphir and AlN/diamond, and we have show the influence of substrate of layered structure on propagation velocity of SAW

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Ramdani, Abderrafi. "Etude de l'efficacité des modes de Lamb à partir de la signature acoustique d'une couche mince". Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20101.

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Si l'etude de la propagation des modes de lamb dans une plaque libre a fait l'objet de nombreux travaux, peu de resultats avaient ete quantifies sur la detection de ces modes par la signature acoustique spatiale, fournie par un microscope acoustique. Dans ce travail nous avons donne des methodes de determination de l'efficacite de ces modes dans les releves des signatures. Nous avons pour cela, denombre les modes pouvant etre generes dans une plaque, et ensuite determine puis trace leurs vitesses de propagation en fonction de la frequence d'observation et de l'epaisseur du materiau. Ces modes sont egalement identifies dans le pouvoir reflecteur, qui par un developpement autour des poles grace a la theorie de la diffusion resonante, nous a permis de mettre en evidence un parametre important pour caracteriser leur efficacite, a savoir leur largeur a mi-hauteur (ou la pente de leur phase). Dans la signature acoustique, ce parametre est lie a l'energie du spectre de fourier ou encore a l'amplitude des arches et leur amortissement qui peuvent etre determines par analyse directe de la signature acoustique. Ces parametres varient dans le meme sens que la largeur a mi-hauteur et le rapport de la composante verticale par la composante horizontale du vecteur deplacement de l'onde qui sont tres grands pour un mode a rayonnement intense. Les resultats experimentaux obtenus sur les lames de verre et d'acier ont confirme les previsions theoriques. Ces resultats ont des applications tres interessantes notamment pour la determination des parametres acoustiques des plaques et par suite le calcul de leurs constantes elastiques

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Dutheil, Perrine. "Films minces et multicouches de matériaux piézoélectriques : synthèse par ablation laser ; caractérisation microstructurale et intégration dans des dispositifs SAW". Limoges, 2012. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/749da417-8ed6-4af5-abbc-dc74bab810cb/blobholder:0/2012LIMO4006.pdf.

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La synthèse de films minces et de multicouches à base de matériaux piézoélectriques, AlN et ZnO, a été réalisée par PLD pour des intégrations dans des dispositifs à ondes acoustiques de surface (SAW). L’orientation (002) de couches minces d’AlN hexagonal a été obtenue sur des substrats d’Al2O3(C) et Si (111). Ces couches piézoélectriques ont des vitesses moyennes de propagation des ondes acoustiques respectives de 5230 m. S-1 et 4500 m. S-1. L’orientation (110) d’AlN obtenue sur Al2O3 (R), pour laquelle coïncide la direction de propagation de l’onde acoustique de surface avec l’axe piézoélectrique, permet d’atteindre des vitesses de propagation des ondes acoustiques supérieures d‘environ 6000 m. S-1. Les films minces de ZnO orientés (002) sur Al2O3(C) ont montré de bonnes propriétés piézoélectriques, offrant la possibilité de travailler avec des modes de propagation des ondes acoustiques supérieurs qui induisent des fréquences de fonctionnement plus élevées. Finalement, des bicouches à base de ZnO et AlN ont également été réalisées et intégrées dans des dispositifs SAW afin de combiner les avantages de ces deux matériaux
Thin films and multilayers, of piezoelectric materials AlN and ZnO, were prepared by PLD to be integrated in surface acoustic waves devices (SAW). AlN films orientation (002) was obtained on Al2O3 (C) and Si (111) substrates. These piezoelectric layers present average acoustic velocities, respectively of 5230 m. S-1 and 4500 m. S-1. (110) AlN thin films obtained on Al2O3 (R), with acoustic wave propagation along the piezoelectric axis, achieved superior acoustic velocities about 6000 m. S-1. On Al2O3 (C) ZnO thin films oriented (002) have shown good piezoelectric properties, allowing to work with superior propagation modes of acoustic waves, leading to higher frequencies. Finally multilayers combining the advantages of AlN and ZnO were also realized and integrated in SAW devices

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Despaux, Gilles. "Microscopie acoustique à champ proche utilisant la phase comme technique de super résolution". Montpellier 2, 1993. http://www.theses.fr/1993MON20028.

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Ce travail a consiste pour une part, a la conception et a la realisation d'un nouveau type de microscope acoustique fonctionnant en champ proche. Il est capable de mesurer directement a tres haute frequences, l'amplitude et la phase des ondes acoustiques de surface responsables de la signature acoustique des materiaux. L'emploi de ce nouvel instrument a permis d'obtenir des topographies de surface et de profondeur avec des super resolutions pouvant atteindre le nanometre. L'etude theorique et experimentale de la distribution de l'energie, en amplitude et en phase, dans le capteur acoustique a mis en evidence une nouvelle methode de signature acoustique en champ proche par micro caracterisation. Il est possible de caracteriser, sur des surfaces desormais plusieurs centaines de fois plus petites, les proprietes elastiques de n'importe quel type de materiau ou structures multicouches et aboutir par voie de consequence a la cartographie du module de young

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Coelho-Mandes, Hervé. "Microscopie acoustique : influence des ondes latérales sur la signature acoustique V(z)". Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20237.

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L'objectif de ce travail consiste a etendre le domaine d'application de la microcoscopie acoustique a la microanalyse des proprietes mecaniques des materiaux massifs. Pour obtenir la microcaracterisation de la vitesse longitudinale, nous avons ete amenes a approfondir l'etude des modes de surface appeles modes lateraux. Nous avons donc etabli l'influence de l'impedance et de la densite sur la generation de ces modes, et, par le choix du liquide de couplage, nous avons ameliore leur efficacite. D'autre part, lorsque la surface est rugueuse, il se produit un glissement de la vitesse de propagation. Un traitement de signal adapte, couple a cette recherche, permet la determination des constantes elastiques a un pour cent pres sur une surface de quelques centaines de micron-metres carres

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Frénet, Dominique. "Application de la technologie multi-éléments à la caractérisation des matériaux par ondes acoustiques de surface en régime impulsionnel". Valenciennes, 1999. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/d47c424f-ed1b-4d29-b812-8e210d593fff.

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Dans ce manuscrit, nous présentons l'étude théorique et expérimental qui a été menée pour concevoir un dispositif de contrôle par ondes acoustiques de surface, permettant de caractériser localement (sur une profondeur comparable a la longueur d'onde) des matériaux isotropes ou anisotropes. Le dispositif utilise un capteur multi-éléments de forme conique qui a été spécialement conçu à cet effet. Il fonctionne en régime impulsionnel, dans la gamme de fréquences de 1 à 5 mhz. Il est possible, pour remonter aux propriétés mécaniques des matériaux, de mesurer les caractéristiques (vitesse, atténuation, ) de l'onde de surface. Pour en mesurer la vitesse de propagation, différentes méthodes ont été développées en utilisant les possibilités offertes par la technologie multi-éléments. L'originalité de ces méthodes réside dans le fait que les mesures sont effectuées sans mouvoir le traducteur, ce qui permet de limiter l'encombrement du dispositif, du fait de l'absence de système mécanique. Par ailleurs, cette spécificité permet, par rapport aux méthodes existantes (en particulier, la technique v(z)), d'accélérer la procédure de caractérisations. Dans la partie théorique de cette étude, un modèle versatile permettant de simuler en régime harmonique et en régime impulsionnel, le champ incident, le champ réfléchi sur un matériau isotrope ou anisotrope de surface plane et la tension électrique de sortie pour des traducteurs de forme arbitraire, a été développé. Le modèle a été appliqué au cas du traducteur multi-éléments conique et également au cas des traducteurs monolithiques plans de forme rectangulaire ainsi qu'aux traducteurs focalisants de forme sphérique et cylindrique. Il permet non seulement de prédire les contributions géométriques (spéculaires) du champ acoustique réfléchi et le signal correspondant, mais également les contributions rayonnées (non spéculaires) relatives a l'excitation des ondes de surface.

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Colanges, Simon. "Conception et fabrication de lentilles acoustiques plates et ultrafines reconfigurables pour la manipulation d’ondes ultrasonores". Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0475.

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L'objectif de cette thèse concerne le développement de nouveaux matériaux reconfigurables et recyclables pour l'acoustique. L'idée générale est de donner à un matériau des fonctions acoustiques qui peuvent être modifiées par l'application d'un stimulus externe et d'assurer ainsi sa polyvalence. Les matériaux ciblés par ce projet sont des lentilles acoustiques plates qui se présentent sous la forme de films ultraminces (également appelés « métasurfaces acoustiques »). Dans ce travail, nous cherchons à modifier localement la valeur de la vitesse du son au sein de la lentille en contrôlant la réticulation d’une matrice polymère poreuse et souple par l'application d'un stimulus UV d'intensité réglable. Pour ce faire, nous avons greffé des fonctions chimiques (les groupements cinnamoyl) sensibles aux UV sur différents squelettes de polymères (polybutadiène, polycaryophyllène, polydiméthylsiloxane) et mesuré l'évolution de leurs propriétés mécaniques en fonction du temps d'illumination UV. Nos résultats montrent que les propriétés mécaniques et acoustiques des matériaux peuvent être modifiées de manière significative aux fréquences ultrasonores d’intérêt pour l’imagerie acoustique. Nous avons ainsi pu produire des lentilles acoustiques plates, ultra-minces et ajustables pour la focalisation d'ondes ultrasonores
The purpose of this thesis is to develop new reconfigurable and recyclable materials for acoustics. The general idea is to provide a material with acoustic functionalities that can be modified by the application of an external stimulus, thus ensuring its versatility. The materials targeted in this project are flat acoustic lenses in the form of ultrathin films (also referred to as “acoustic metasurfaces”). In this study, we aim to locally modify the value of the sound speed by controlling the crosslinking of a soft and porous polymer matrix through the application of a UV stimulus of adjustable intensity. To this end, we grafted UV-sensitive chemical functions (cinnamoyl groups) onto various polymer backbones (polybutadiene, polycaryophyllene, polydimethylsiloxane) and measured the evolution of mechanical properties as a function of UV illumination time. Our results show that the mechanical and acoustical properties of materials can be significantly modified by the application of this stimulus at ultrasonic frequencies of interest for acoustic imaging. We were thus able to produce ultra-thin, flat and tunable acoustic lenses for ultrasonic focusing

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Talbi, Abdelkrim. "Sensibilité des dispositifs à ondes élastiques de surface réalisés sur des structures monocouches de quartz et structure bicouche de ZnO/Si aux déformations mécaniques : application au capteur de pression". Nancy 1, 2003. http://www.theses.fr/2003NAN10184.

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Dans ce mémoire nous avons présenté une étude théorique et expérimentale de dispositifs à ondes élastiques de surface (OES) appliqués à la réalisation de capteurs de pression sur substrat en quartz et de manière plus originale sur structure bicouche ZnO/Si. Dans la partie expérimentale nous avons mis en œuvre un banc de mesure permettant la caractérisation sous pression. Nous avons développé et optimisé les procédés technologiques nécessaire pour la réalisation des dispositifs OES à l'aide des outils de simulation des procédées microélectronique SILVACO. Nous avons aussi optimisé la croissance de couches minces piézoélectriques de ZnO par le procédés de pulvérisation magnétron. Concernant la modélisation nous avons développé un ensemble de codes dans l'environnement MATLAB pour modéliser la propagation des OES en régime linéaire et non linéaire. Nous avons validé ce travail de modélisation dans le cas du quartz et nous l'avons extrapolé ensuite à l'étude de la structure ZnO/Si
The aim of this thesis is the devellopment of a pressure sensor using surface acoustic wave device. A theoretical and exprimental study of the sensor perfomed on quartz substrate and ZnO/Si structure are presented. Concerning the experimental study we have developped an experimental set-up wich permit testing under pressure. We have developed and optimized the SAW process manufacturing using SILVACO (soft for process simulation). We have also optimized the ZnO piezoelectric film deposition by using a DC planar magnetron sputtering system. Concerning the theoretical study we have developed a set of computer code in MATLAB environnement. For linear surface acoustic wave propagation a Jones and campbel method is used. For nonlinear surface acoustic wave propagation a Tierstein perturbation procedure was used. Both devices performed on quartz and ZnO/Si structure were investigated

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Youbi, Ulrich. "Capteurs à ondes élastiques de surface, sans fil en bande ISM 2,45 GHz sur AlN/Saphir pour des applications hautes températures". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2025. http://www.theses.fr/2025LORR0001.

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Les dispositifs à ondes acoustiques de surface peuvent être utilisés pour détecter diverses quantités physiques. Ils offrent des perspectives très intéressantes pour la surveillance et le contrôle à distance des pièces en mouvement, notamment dans les environnements sévères. En effet, les capteurs SAW sont des dispositifs passifs qui ne re-rayonnent qu'une petite partie de l'énergie reçue du signal RF d'interrogation. Ils n'ont besoin ni d'électronique embarquée ni de source d'alimentation embarquée, ce qui constitue un avantage décisif en matière de télédétection haute température. Les capteurs SAW à haute température conventionnels sont basés sur des substrats piézoélectriques stables sous conditions difficiles tel que langasite (LGS). De tels capteurs peuvent actuellement être télécommandés, interrogés jusqu'à 600°C. Malheureusement, ils présentent des limites en termes de performances à haute fréquence (supérieures à 1 GHz) en raison des pertes en propagation des ondes élastiques qui augmentent très rapidement avec la température et la fréquence. Dans ce contexte la structure bicouche AlN/Saphir présentant des faibles pertes en propagation à haute fréquence sont particulièrement intéressant comme alternative. Ce travail se donne donc pour objectif l'étude des capteurs SAW à fréquence (2,45 GHz) basé sur AlN/Saphir pour la mesure des hautes températures. Une première partie du travail est consacrée à l'élaboration des dispositifs et à leur optimisation par le biais de différentes stratégies développement : choix des électrodes et des couches minces d'AlN. Ensuite l'interrogation à distance est démontrée à haute température jusqu'à 600°C en utilisant des antennes « patch ». Enfin un système d'antenne-« packaging » intégré au capteur SAW est développé pour s'affranchir des connexions filaires problématique à haute température, mais également afin de protéger le capteur des impuretés
Surface Acoustic Wave (SAW) devices can be used to detect various physical quantities. They offer very interesting prospects for remote monitoring and control of moving parts, especially in harsh environments. This is because SAW sensors are passive devices that re-radiate only a small portion of the energy received from the interrogating RF signal. They do not require on-board electronics or an on-board power source, which is a key advantage in high-temperature remote sensing. Conventional high temperature SAW sensors are based on piezoelectric substrates like langasite (LGS), known for their stability under challenging conditions. Such sensors can currently be remotely controlled, interrogated up to 600°C. Unfortunately, they have performance limitations at high frequencies (above 1 GHz) due to acoustic wave propagation losses, which increase very quickly with temperature and frequency. In this context, the AlN/Sapphire bilayer structure, with its low propagation losses at high frequencies, appears as a particularly interesting alternative. This study aims to investigate SAW sensors operating at 2.45 GHz based on AlN/Sapphire for high-temperature measurement. The first part of the work focuses on the development and optimization of the devices through various strategies, such as selecting electrodes and AlN thin films. Next, remote interrogation is demonstrated at high temperatures up to 600°C using patch antennas. Finally, an integrated antenna-packaging system is developed to eliminate problematic wired connections at high temperatures while also protecting the sensor from contaminants

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Kherraz, Nesrine. "Contrôle de la propagation d'ondes guidées dans une plaque piézoélectrique par application de conditions aux limites électriques périodiques". Thesis, Tours, 2017. http://www.theses.fr/2017TOUR4012/document.

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L'essor des cristaux phoniques (CP) , structures constituées d'un arrangement périodique de différents matériaux dans des domaines d'applications variés tient principalement aux propriétés exceptionnelles qui permettent le contrôle de la propagation des ondes. Des travaux récents se sont intéressés à l'accordabilité en fréquence des CP. Notamment en insérant des matériaux actifs, il a été montré qu'il était possible de moduler la position en fréquence ou la largeur de bandes interdites sans avoir à changer la géométrie du CP. Dans ce contexte, on étudie la propagation d'ondes de Lamb dans une plaque piézoélectrique homogène couverte par des électrodes disposées périodiquement sur les deux faces. Différentes conditions aux limites électriques (CLE) ont imposées sur ces électrodes afin d'agir sur la dispersion des ondes de Lamb. On montre expérimentalement et numériquement que l'application de ces CLE permet des couplages de modes de Lamb de mêmes symétries ou de symétries différentes
One of the most important properties of phononic crystals (PCs) is their ability to prohibit the propagation of acoustic waves in specific frequency ranges called band gaps (BG). Bragg scaterring and mode hybridization are the two principal known mechanisms for BG nucleation. Recently, the interest for BG tunability has grown rapidly. This study concerns the development of a piezoelectric PC that is able to generate and control the propagation of guided Lamb waves, thus offering tunability of the band structure. A piezoelectric plate covered by ID periodic arrangement of thin electrodes is investigated. It is shown that the application of various electrical boundary conditions (EBCs) on the electrodes allows to change the effective properties of the piezoelectric plate. The dispersion of the waves is then electrically tuned and, depending on the applied EBCs, we demonstrate experimentally and numerically the possibility of opening Bragg or hydridization gaps in the subwavelength regime

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Volatier, Alexandre. "Intégration de matériaux piézoélectriques et électrostrictifs dans les dispositifs radiofréquence à ondes acoustiques". Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2007/50376-2007-27.pdf.

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Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration tripartite entre STMicroelectronics, le CEA-Leti et l'IEMN pour le développement des filtres Radio-Fréquence (RF) à ondes acoustiques de volume (ou BAW pour Bulk Acoustic Wave). Dans ce travail, nous présentons le développement de résonateurs et filtres à ondes acoustiques innovants adressant certains défis actuels de la technologie BAW. L'apport d'un matériau électrostrictif (transduction électromécanique non linéaire), en termes d'accordabilité en fréquence et de commandabilité, dans les résonateurs BAW est étudié. Après une brève présentation de l'état de l'art dans le domaine, la conception, la fabrication et la caractérisation de résonateurs radiofréquence à ondes de volume à base de titanate de strontium (SrTiO3) sont détaillées. Dans un deuxième temps, les ondes latérales, naturellement présentes dans les résonateurs BAW, sont exploitées pour réaliser des résonateurs dans la gamme 30-200 MHz. Après avoir précisé le principe de fonctionnement de ces résonateurs, ces concepts sont appliqués pour réaliser conjointement sur substrat silicium des résonateurs à ondes de Lamb et des résonateurs BAW fonctionnant à 2,4 GHz. Enfin, une étude sur les filtres à couplage acoustique (CRF pour Coupled Resonator Filter) est présentée. Les étapes de conception, fabrication et caractérisation sont abordées. L'apport de cette technologie pour l'intégration des fonctions de conversion de mode et d'adaptation d'impédance est étudié dans le cas du standard WCDMA.

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Link, Mathias. "Etude et réalisation de résonateurs à ondes acoustiques de volume (FBAR) montés sur miroir acoustique et exploitant le mode de cisaillement dans les couches minces d'oxyde de zinc (ZNO) à axe c incliné: application aux capteurs gravimétriques en milieux liquides". Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00110411.

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Les systèmes publics de santé nécessitent des capteurs miniaturisés pour l'amélioration des diagnostics médicaux. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était de simuler, réaliser et caractériser des résonateurs à ondes acoustiques de volume à base de couches minces, vibrant en mode de cisaillement à 800 MHz et montés sur miroir acoustique (SMR), et de démontrer leur capacité à fonctionner comme capteurs gravimétriques en milieu liquide.

Trois procédés de dépôt par pulvérisation de couches de ZnO à axe c incliné ont été développés. De telles couches sont nécessaires pour l'excitation d'ondes de cisaillement et essentielles pour un fonctionnement en milieu liquide. Des inclinaisons jusqu'à 16° ont été obtenues avec une incidence oblique des particules en utilisant des caches additionnels. Des couches homogènes ont été déposées sur la surface entière d'un wafer 4“. Des outils de simulation et de caractérisation ont permis d'optimiser les SMRs, améliorant le coefficient de couplage de 0.012 à 0.149 et le facteur de qualité de 3.5 à 230. Leur application dans des solutions de glycérol a montré qu'ils se prêtent à la détection gravimétrique et comme viscosimètres. Des mesures de liaisons anticorps-antigènes en milieu liquide ont été réalisées avec succès. Comparées à des microbalances à quartz vibrant à 10 MHz, la sensibilité est 1000 fois plus grande et la résolution est 4 fois meilleure.

Les SMRs sont hautement sensibles, peuvent être intégrés à des systèmes électroniques, et permettent des mesures quantitatives avec de bonnes résolutions. Ces nanobalances à couche piézoélectrique pourront former le noyau de systèmes portables et bon marché pour le diagnostic médical.

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Li, Xiang-Yu. "Propagation des ondes acoustiques dans les milieux hétérogènes". Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066641.

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Ce travail aborde numériquement la caractérisation des propriétés acoustiques de milieux poreux ou fracturés, dans le cadre de la théorie de l'homogénéisation. En premier lieu, des caractéristiques telles que la célérité des ondes, leur dispersion et leur atténuation sont examinées systématiquement, pour divers types de milieux poreux secs. Ensuite, les propriétés mécaniques d'échantillons solides contenant une fracture de géométrie gaussienne aléatoire sont étudiées en termes de délai pour la propagation d'une onde dans la direction normale à la fracture, de coefficients de rigidité et de longueur d'influence. Enfin, le comportement mécanique de milieux poreux saturés est examiné. Le fluide peut être compressible et l'espace des pores peut inclure plusieurs composantes indépendantes, percolantes ou non. La perméabilité dynamique et la célérité des ondes sont déterminées pour le même type de milieux que dans le cas des pores.

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Coustaux, Guilain Isabelle. "Classification de signatures acoustiques. Apport des méthodes connexionnistes". Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30111.

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La reconnaissance et la classification de signatures acoustiques trouve son interet dans de nombreuses applications. Celles-ci concernent, entre autres, la surveillance acoustique, le comptage d'evenements ou encore le controle non destructif. Le but de cette etude est de definir une demarche systematique valable, si possible, pour toutes les categories de signaux. Une presentation des methodes de modelisation et des algorithmes de classification frequemment rencontres dans le cadre de la reconnaissance automatique est faite dans une premiere partie. Vient ensuite une definition et une presentation des techniques neuronales sous leur aspect algorithmique et mise en uvre. Une troisieme partie est consacree a une premiere evaluation de l'approche connexionniste pour la classification face a d'autres demarches, grace a des signaux simules et a des signaux lies a des problemes reels. Pour finir, une derniere partie est dediee a la resolution complete d'un probleme concret. Les deux dernieres parties ont permis de proposer deux methodes pour augmenter la vitesse de convergence lors de l'apprentissage du reseau neuromimetique, et d'etudier l'influence de la methode de modelisation sur les performances du systeme de decision. Finalement, nous avons pu conclure sur la superiorite des techniques neuronales face a d'autres approches, pour la classification de signatures acoustiques, dans tous les cas etudies

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Mallah, Mustapha. "Les ondes élastiques de surfaces dans les matériaux anisotropes semi-infinis ou multicouches". Le Mans, 1998. http://www.theses.fr/1998LEMA1005.

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Ce travail est consacre a l'etude numerique des ondes elastiques de surface pour des substrats et multicouches des milieux anisotropes. L'etude prend systematiquement en compte le champ des deplacements d'ondes a trois composantes, couplees, ceci pour differentes coupes de surface et differentes orientations de propagation. Nous avons verifie notre modele en comparant nos resultats dans des cas particuliers avec des resultats anterieurs. A partir d'une premiere etude, pour la surface (001) des systemes : cubique, orthorhombique, trigonal, tetragonal, hexagonal, nous presentons le formalisme analytique et un modele numerique general pour traiter les modes de surface dans ces systemes, leurs vitesses, et les champs des deplacements a trois composantes qui sont associes a ces modes. Le modele numerique montre la variation du comportement de ces modes en fonction du facteur d'anisotropie du milieu. Notamment l'etude montre cette variation pour les modes dits rayleigh, pseudo-modes, et supersoniques. Dans la deuxieme partie de ce memoire, on generalise le modele numerique afin d'etudier le systeme d'une couche mince anisotrope sur substrat anisotrope. Avec ce modele, nous avons montre les courbes de dispersion d'ondes elastiques de ces couches en fonction de la frequence de l'onde et de l'epaisseur de la couche, ceci pour differents angles de propagation. L'identification du type de mode (rayleigh, love, mixte) dans les systemes couches minces sur substrats est analysee grace a la nature de la polarisation du champ associe, a trois dimensions. Nous avons applique le modele numerique pour des systemes nouveaux, d'interet et d'actualite, comme le kmnf#3/si et c60/si. En effet, ces systemes sont en cours d'etude experimentale. Enfin, nous avons etudie ces modes pour des milieux effectifs composes des multicouches alternes de deux materiaux anisotropes, dans le cas ou les constantes effectives sont calculees par l'approximation statique. On retrouve la caracteristique de cette approximation dans les resultats concernant les vitesses des ondes. Il semble que l'etude des proprietes des ondes elastiques de surface dans le milieu effectif, puisse etre amelioree si on determine les constantes effectives par d'autres methodes d'approximation.

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Bussonnière, Adrien. "Actionnement microfluidique par ondes acoustiques de surface : de la physique aux applications biologiques". Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10212/document.

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Les laboratoires sur puce visent à intégrer sur un substrat miniaturisé une ou plusieurs fonctions de laboratoire. Cette miniaturisation d’opérations élémentaires présente des avantages indéniables en termes de portabilité, de vitesse et de rendement des analyses chimiques ou biologiques. Il est ainsi nécessaire de pouvoir contrôler avec précision des petites quantités de liquide sous forme de gouttes. Les actionneurs à ondes acoustiques de surfaces permettent de réaliser la plupart des opérations requises en exploitant les interactions non linéaires entre une onde acoustique et un liquide. Toutefois la physique sous-jacente à ces microsystèmes n’est encore que partiellement comprise, limitant le développement de telles plateformes d’analyse. Nous nous proposons, dans ce travail, d’étudier de manière théorique et expérimentale l’oscillation et le déplacement d’une goutte soumise à des ondes acoustiques de surface. La réaction d’une goutte à une telle excitation ainsi que les transferts non linéaires d’énergie sont abordés dans une première partie. La deuxième partie est consacrée à la modélisation faiblement non linéaire de l’oscillation d’une goutte afin de prédire les résonances paramétriques d’une goutte soumise à une excitation périodique. Dans une troisième partie, la comparaison de la dynamique de gouttes pendantes et de gouttes posées sur des plans horizontaux et inclinés met en exergue l’influence de la gravité sur la dynamique de la goutte, et permet d’observer de nouvelles dynamiques complexes. Enfin dans la dernière partie, les dynamiques décrites dans les précédents chapitres sont utilisées pour trier des cellules en fonction de leur pouvoir d’adhésion
A lab-on-a-chip aims at integrating on a miniaturized substrate one or several laboratory functions. This miniaturization of elementary functions has major advantages to design portable systems, to control precisely the experimental conditions or to reduce the environmental impact of industrial activities. In most of these microsystems, it is necessary to actuate a small amount of chemical or biological fluid under the form of droplets. In particular, it is often necessary to move, divide atomize or mix these small quantities of fluids. Surface Acoustic Wave actuators allow to perform all these elementary operations. They rely on the nonlinear interaction of a surface wave and a liquid. However a precise understanding of the underlying physics is still missing, hence restraining a widespread use of these microsystems. We present, in this thesis, a theorical and experimental study of the oscillation and the displacement of a droplet under a surface acoustic wave excitation. In the first part, we describe the droplet dynamics and nonlinear energy transfers that occur during actuation. The second part of the manuscript is dedicated to the development of a weakly nonlinear model to study parametric response of a droplet to periodic excitation. In a third part, the influence of the gravity is shown through the comparison of pendant and sessile droplet dynamics. A competition beetwen acoustic forces and gravity appears when tilting the experimental device and allow us to observe new droplet dynamics. In the last part of the manuscript, the free surface drop deformations generated by surface acoustic waves, are used to viably sort cells based on their adhesion properties

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Renaudin, Alan. "Réalisation d'une plate-forme à ondes acoustiques de surface pour une microfluidique digitale dédiée à la biologie". Lille 1, 2006. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2006/50376_2006_190.pdf.

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Ce travail porte sur la microfluidique digitale dans les Lab-on-Chips dédiés aux applications biologiques. Nous présentons les résultats concernant le déplacement et la manipulation de gouttes de liquides à partir d'ondes acoustiques de surface (SAW) utilisées comme mode d'actuation. Ces ondes sont propagées dans le substrat piézoélectrique à partir de transducteurs à peignes interdigités travaillant à 20MHz. Les gouttes peuvent être pincées entre ce substrat et un couvercle de fermeture qui limite l'évaporation. Des traitements de surface et des conditions d'excitation SAW optimisés permettent de déplacer, de fusionner et de mélanger des gouttes de liquides sur une plate-forme dédiée. Nous exposons ensuite une méthode innovante de pulse-écho que nous avons développée pour localiser la goutte avec une précision submillimétrique. Le logiciel développé au laboratoire permet la gestion en aveugle du déplacement des gouttes et leurs entrées-sorties sur des zones bioactives. Nous précisons aussi les conditions pour maîtriser la température d'une goutte immobile. Dans ce contexte, une goutte de volume calibré allant du nanolitre au microlitre et contenant des analytes (protéines. . ) devient un microlaboratoire mobile dont le contenu peut interagir par contact avec les zones fonctionnalisées du couvercle. L'architecture originale et les solutions microfluidiques que nous proposons permettent d'envisager la réalisation d'un premier prototype de microsystème fluidique SAW pour l'analyse de protéines par spectrométrie de masse de type MALDI.

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El, Hakiki Mohamed. "Etude théorique et expérimentale de dispositifs à ondes élastiques de surface (O. E. S) à base des structures multicouches : ZnO/Quartz, AIN/Diamant et ZnO/AIN/Diamant". Nancy 1, 2005. http://www.theses.fr/2005NAN10012.

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Ce mémoire avait l'objectif de modéliser, réaliser et caractériser des dispositifs SAW à base de structures multicouches à savoir : ZnO/Quartz, AlN/Diamant et ZnO/AlN/Diamant, pour les applications capteurs et hautes fréquences. La première partie de ce mémoire a été consacrée à l'étude théorique de modélisation de structures multicouches de dispositifs SAW. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons présenté les procédés technologiques nécessaires pour la fabrication de ces dispositifs, ainsi nous avons également présenté les méthodes de caractérisation des principaux paramètres de ces dispositifs. Concernant La troisième partie, nous avons étudié les dépôts de films de diamant, d'oxyde de zinc et de nitrure d'aluminium. Nous avons également proposé une solution originale consistant à utiliser la face de nucléation du diamant auto-supporté qui présente une bonne qualité morphologique permettant d'assurer une bonne propagation des ondes élastiques. Dans la dernière partie, nous avons réalisé des capteurs SAW à base de structure ZnO/Quartz stables aux variations thermiques et présentant de bonnes sensibilités. Nous avons également réalisé des filtres SAW à base de structure AlN/diamant fonctionnant à haute fréquence tout en offrant de bonnes qualités de filtrage. Enfin, nous avons étudié et réalisé une structure originale, ZnO/AlN/Diamant, combinant un grand coefficient de couplage électromécanique et une grande vitesse de propagation
We investigate in this work the multilayer structures ZnO/Quartz, AlN/Diamond and ZnO/AlN/Diamond for designing SAW sensors and high frequency SAW filters. Beginning with a theoretical study that we have developed for modelling the SAW structures, we discuss then the technological processes used for preparing such devices and also the characterisation methods implemented to determine the device principal parameters. We describe subsequently an original method that we have established for SAW device design of the deposits on the diamond. The films are grown in this method on the unpolished nucleation side of the freestanding CVD diamond. These nucleation side have good morphological qualities which enhance the acoustic wave propagation. The ZnO/Quartz-based SAW sensors and AlN/Diamond-based SAW filters that we have designed are then presented and discussed as to their performances. While the sensors show a high sensibility and a low temperature coefficient, the filter can be operate at high frequencies without loosing its filtering capacity. Finally, a. New SAW device based on ZnO/AlN/Diamond combining high phase velocity and high electromechanical coupling coefficient has been investigated for GHz-band applications

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Liu, Yuxin. "Etude de cristaux phononiques à base des matériaux micro/nano structurés pour la manipulation des ondes de Love". Thesis, Ecole centrale de Lille, 2019. http://www.theses.fr/2019ECLI0007.

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Le contrôle de la propagation des ondes élastiques repose principalement sur la conception de milieu artificiel à base de matériaux structurés pour obtenir une ingénierie avancée de la dispersion de la propagation. Au cours de la thèse, la dispersion du mode guidé de polarisation transverse horizontale (mode de Love) dans la structure bi-couche SiO2/Quartz (Coupe ST-90°) a été numériquement étudié et les applications résultantes explorées. Les propriétés des cristaux phononiques (CPns) à base de trous micro-usinés dans la couche SiO2 ont été étudié, ainsi que l’interaction de ce mode avec des plots déposés à la surface de cette couche guidante. Dans le cas des CPns à trous nous avons montré qu’il est possible d’ouvrir des bandes interdites, cette propriété a été exploitée pour le design d’un résonateur cavité. Les performances de ce résonateur sont étudiées en fonction des paramètres géométriques qui le caractérisent. Il est aussi proposé d’étudier l’interaction des modes de cavité avec les modes de résonance des plots déposés à la surface de la cavité. Ceci peut mieux confiner les modes et donc améliorer drastiquement le facteur de qualité. On s’est intéressé aussi à l’interaction du mode Love avec des métasurfaces à base de plots déposés à la surface de SiO2. Les couplages entre des plots de géométries identiques ou non ont donné lieu aux divers phénomènes comme analogue acoustique de Autler-Townes Splitting, résonance Fabry-Perot, transparence induite acoustiquement et résonance Fano. Les résultats présentés pourraient être utilisés pour des applications potentielles telles que le traitement du signal, le contrôle des ondes, les métamatériaux et les biocapteurs
The control of the propagation of elastic waves relies mainly on the design of artificial medium based on structured materials to obtain an advanced engineering of the dispersion of the propagation. During the thesis, the dispersion of the shear horizontal polarised guided mode (Love mode) in the bi-layer SiO2/Quartz (90ST-cut) structure was numerically investigated and the resulting applications explored. The properties of phononic crystals (PnCs) based on micro-machined holes in the SiO2 layer, and the interaction of this mode with pillars deposited on the surface of this guiding layer, have been studied. In the case of holey PnCs we have shown that it is possible to open band gaps, this property has been exploited for the design of a cavity resonator. The performances of this resonator are studied according to the geometrical parameters characterizing it. It is also proposed to study the interaction of the cavity resonator’s modes with the resonant modes of pillars deposited on the surface of the cavity. This has the effect of a better confinement of the modes and thus a drastic improvement of the quality factor. We also investigated the interaction between the Love mode and metasurfaces based on pillars deposited on the surface of SiO2. The couplings between pillars of identical or not geometries gave rise to various phenomena like acoustic analogue of Autler-Townes Splitting, Fabry-Perot resonance, acoustically induced transparency and Fano resonance. The results presented in this study could be used for potential applications such as signal processing, wave control, metamaterials and biosensors

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Steichen, William. "Modélisation des phénomènes de rayonnements acoustiques en milieux fluides et solides : application aux transducteurs d'imagerie et aux dispositifs à ondes de surface". Besançon, 2007. http://www.theses.fr/2007BESA2058.

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Les transducteurs acoustiques se caractérisent par deux phénomènes essentiels de couplage. Le premier, qui permet la génération des vibrations, est le couplage électro-acoustique. Le second, qui permet la propagation des ondes acoustiques, est le couplage vibro-acoustique. A ces deux premières formes de couplage, il convient d'en rajouter une troisième: le couplage avec les phénomènes thermiques. On a alors, réunis dans un même objet, un ensemble de phénomènes physiques couplés qui pose un fort intéressant problème de modélisation. C'est à ce type de problèmes de modélisation qu'on s'intéresse dans ce mémoire, en ciblant quelques applications possibles des transducteurs acoustiques. Les premiers chapitres de la thèse sont consacrés aux formulations théoriques qui sous-tendent la modélisation des transducteurs piézoélectriques en présence de pertes et de rayonnement dans un milieu fluide. En particulier, dans les chapitres 1 et 2 on reformule un des fondements de la méthode des éléments finis qu'est le principe variationnel. Au chapitre 3 on établit les formulations théoriques nécessaires à la mise en œuvre d'une méthode d'éléments finis par superposition modale. Le chapitre 4 traite du couplage entre les phénomènes élastodynamiques et les phénomènes thermiques engendrés par les pertes viscoélastiques, avec une application aux transducteurs sonar haute fréquence. Les chapitres 5 et 6 sont consacrés aux modèles unidimensionnels appliqués aux transducteurs piézoélectriques. Le chapitre 7 donne une formulation des phénomènes de rayonnement et de couplages mutuels dans le cas particulier d'une interface plane, avec ou sans périodicité. Du point de vue des applications des modèles ID et éléments finis, on s'intéresse, au chapitre 8, aux sondes acoustiques pour échographie médicale et, au chapitre 9, aux résonateurs à ondes de volume à films minces ("FBAR"), avec pour application les filtres radiofréquences ("RF"). Enfin, au chapitre 1 0, on étudie quelques dispositifs à ondes de surface ("SAW") destinés eux aussi aux filtres RF
Acoustic transducers are characterized by two main phenomena. The first one, which allows for the generation of vibrations, is the electro-acoustic coupling. The second one, which allows for the propagation of acoustic waves, is the vibro-acoustic coupling. Besides these two forms of coupling, one could add a third one: the coupling with thermal phenomena. One then bas, in a single object, a set of coupled physical phenomena which makes a really challenging modelling problem. These modelling tasks are addressed in this thesis, illustrated by some applications of acoustic transducers. First chapters are dedicated to the theoretical formulations which govern the modelling of piezoelectric transducers, in the presence of losses and radiation in a fluid medium. Ln particular, in chapters 1 and 2, one of the main foundations of the Finite Element Method, i. E, the variational principle, is reformulated. Ln chapter 3, theoretical formulations are built for the development of the Finite Element Method, using a modal superposition approach. Chapter 4 establishes the formulation of the coupling between elastodynamic and thermal phenomena associated with viscoelastic losses. An application to acousto-thermal coupling in high frequency piezoelectric tranducers is given. Chapters 5 and 6 are dedicated to one-dimensional model applied to piezoelectric transducers. Chapter 7 gives the formulation of radiation and mutual coupling in the specific case of plane boundary, with or without periodicity. Chapter 8 describes an application to acoustic probes for medical echography. At chapter 9 another illustration consists in the modelling of Film Acoustic Bulk Resonators (FBAR), with application to radiofrequency filters (RF). Finally, in chapter 10, a 3d illustration concems Surface Acoustic Wave devices (SA W), also for RF applications

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Beyssen, Denis. "Conception, étude et réalisation de micro-capteurs et micro-actionneurs chimiques et biologiques à base de dispositifs à ondes acoustiques de surface". Nancy 1, 2006. http://www.theses.fr/2006NAN10167.

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Ce travail est basé sur l’étude de l’interaction SAW/Liquide. Nous avons ainsi pu estimer la potentialité d’un système microfluidique à goutte à base d’ondes acoustiques de surfaces. Le système microfluidique a été réalisé sur un substrat piézoélectrique de LiNbO3 Y+128° propagation selon X. Nous avons utilisé des techniques classiques de Salle Blanche pour révéler les matrices d’électrodes interdigités. Afin de minimiser la force nécessaire à l’actionnement de la goutte, nous avons optimisé un procédé de dépôt plasma de couches minces fluorocarbonées. Le revêtement présentant le plus faible force de glissement a été réalisé sous (400 mT, 100 W). Ensuite, nous nous sommes intéressés aux phénomènes induits par l’interaction SAW/Liquide. Par une méthode de type PIV, nous avons pu visualiser la trajectoire de l’écoulement au sein de la goutte et déterminer la vitesse d’écoulement en fonction de la viscosité et de la puissance véhiculée par ces ondes élastiques. Puis, nous nous sommes intéressés à l’actionnement de goutte en fonction de différents paramètres tels que le volume et la viscosité. Le dernier chapitre est consacré aux effets thermiques liés à l’atténuation des ondes élastiques de surface à l’interface Solide/Liquide. Ces analyses ont été réalisées avec une caméra IR et révèlent que l’échauffement d’une goutte n’est pas négligeable. Finalement, les dispositifs à ondes acoustiques de surface ont un vrai potentiel en tant qu’ « outil » microfluidique. En effet, en couplant maîtrise de la fonctionnalisation des surfaces et interaction SAW/Goutte, les applications sont nombreuses telles que: atomiseur, micro-nanodistributeur, actionneur, mélangeur, thermocycleur
This work deals with SAW/Liquid interaction. We want to evaluate the potentiality of a microfluidic system based on surface acoustic waves. This system was carried out on a LiNbO3 piezoelectric substrate, cut Y+128° X-propagating. We used clean room traditional techniques to reveal the interdigited transducers (IDTs). In order to minimize the required force to actuate a droplet, we have optimised plasma process to deposit fluorinated carbon films. The coating which presents the lowest sliding force was deposited at (400 mT, 100 W). Then, we have investigated the phenomena induced by the SAW/Liquid interaction. By PIV method, we have visualized the flow trajectory within the droplet and determined the streaming velocity as function of fluid viscosity and electrical power. Next, we have measured the droplet displacement velocity as function of volume and viscosity. Finally, we have shown important heating effects, related to the attenuation of the surface elastic waves at the Solid/Liquid interface. These analyses were carried out with an IR camera and reveal that a 20µl droplet with sufficient viscosity can be heated above 80°C. To conclude, our surface acoustic wave device presents a real potential as “microfluidic tool”. Indeed, numerous applications, such as atomisation system, micro-nanodispenser, actuator, mixer, thermocycler can be achieve by this device

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Kirsch, Philippe Alnot Patrick Assouar Mohamed Badreddine. "Etude et réalisation par lithographie électronique de dispositifs à ondes acoustiques de surface à structure multicouche des filtres pour la bande X aux capteurs de liquide /". S. l. : S. n, 2007. http://www.scd.uhp-nancy.fr/docnum/SCD_T_2007_0125_KIRSCH.pdf.

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Pavlova, Anastasia. "Préparation et études des propriétés des films magnétiques nanostructures pour des applications en dispositifs magnéto-acoustiques et spintroniques". Thesis, Ecole centrale de Lille, 2014. http://www.theses.fr/2014ECLI0010/document.

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Aujourd'hui, les structures basées sur les matériaux ferromagnétiques sont largement utilisées pour différentes applications: mémoires magnéto-résistives à accès non séquentiel, capteurs magnétiques et également nouveaux composants électroniques et dipositifs spintroniques. La tendance générale de l'électronique moderne est une réduction de la dimension des éléments à l'échelle submicronique. Ainsi, les nanostructures magnétiques sont d'un grand intérêt et leurs méthodes de fabrication et propriétés sont étudiées activement.Le but principal de ce travail est la préparation et la recherche expérimentale et théorique des propriétés de nanostructures magnétiques pour applications aux composants magneto-résistifs et phononiques. La lithographie à sonde locale (SPL) et la lithographie par faisceau d’électrons (EBL) ont été utilisées pour la fabrication des nanostructures. De premiers pas ont également été réalisés en fabrication des cristaux phononiques sensibles au champ magnétique
Nowadays, structures based on ferromagnetic materials are largely used for different applications: random access magneto-resistive memories, magnetic sensors, and also new electronic components and spintronic devices. The general trend of modern electronic is the reduction of dimensions down to submicronic scales. Therefore, the magnetic nanostructures are of great interest and their methods of fabrication and properties largely studied.The main goal of this work is the preparation and experimental and theoretical research on properties of magnetic nanostructures for applications in magnetoresistive and photonic devices. The Scanning Probe Lithography (SPL) and Electron Beam Lithography (EBL) were used for the nanostructures fabrications. First steps were also achieved in fabrication of phononic cristals sensitive the magnetic field

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Blanc, Laurianne. "Développement et modélisation de plateformes à ondes acoustiques de surface guidées : caractérisation des propriétés mécaniques de films minces mésoporeux". Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00668870.

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Ces travaux de thèse présentent le développement de capteurs à ondes acoustiques, plus particulièrement de capteurs à ondes de Love, à l'aide de matériaux mésoporeux. La première partie de ces travaux a porté sur la mise au point d'une méthode de caractérisation du module de rigidité d'un film mésoporeux déposé sur un capteur et soumis à un flux d'humidité. Le banc de mesure développé permet d'effectuer simultanément des mesures acoustiques et ellipsométriques. Les variations du module de rigidité d'un film mésoporeux d'oxyde de titane en fonction du taux d'humidité ont ensuite été calculées à l'aide d'une procédure d'ajustement de courbe entre les résultats expérimentaux et un modèle numérique dédié modélisant la propagation des ondes de Love dans la structure multicouche. Nous avons ainsi montré que l'influence de la sorption sur le comportement mécanique d'un film mésoporeux est un facteur important à prendre en compte, notamment lors de la conception de micro-capteurs. Par la suite, des dispositifs recouverts de SiO2 et de TiO2 mésoporeux ont été développés pour différentes applications : la détection de composés organiques volatils, la détection d'espèces biologiques et le suivi d'une réaction de photocatalyse. Enfin, nous avons réalisé des capteurs recouverts d'une unique couche mésoporeuse de TiO2 assurant simultanément les fonctions de guide d'onde et de couche sensible, permettant d'augmenter de manière significative la sensibilité du capteur.

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Socié, Ludovic. "Interaction acousto-optique dans les matériaux périodiquement structurés". Thesis, Besançon, 2014. http://www.theses.fr/2014BESA2014/document.

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Ces travaux de thèse visent à proposer un nouveau type de modulateur acousto-optique intégré exploitantdes ondes élastiques guidées à la surface du niobate de lithium. Ce matériau piézoélectrique permet en effet deréaliser des guides d’ondes optiques intégrés ainsi que des transducteurs à ondes élastiques efficaces. La modulationacousto-optique y reste cependant classiquement limitée par le recouvrement partiel des deux types d’ondes. J’aicherché à développer un nouveau type de guide d’ondes élastiques de surface exploitant les résonances d’épaisseurd’électrodes épaisses et permettant une meilleure exploitation de la conversion d’énergie électrique en énergieélastique dans les dispositifs intégrés.Dans un premier temps, j’ai développé un moyen de confiner l’énergie acoustique en surface afin de l’utiliserplus efficacement. Je me suis tourné vers la réalisation de transducteurs à peignes interdigités pour les ondes acoustiquesde surface permettant de confiner l’énergie qu’ils génèrent dans des électrodes à haut facteur de forme. Lacaractérisation de ces dispositifs a permis de démontrer un fort confinement de l’énergie mécanique, concomitantd’une absence de diffraction à la surface du matériau. Ces dispositifs acoustiques permettent ainsi un guidage del’énergie acoustique dans les trois dimensions de l’espace avec une largeur transverse aussi petite que la longueurd’onde.Dans un second temps, j’ai réalisé des modulateurs acousto-optiques utilisant les transducteurs précédents. Cesmodulateurs sont fondés sur un interféromètre de Mach-Zehnder dont un bras est soumis à l’interaction acoustooptique.Les expériences réalisées ont permis de montrer une modulation de l’onde optique aux fréquences de résonancedes transducteurs à haut facteur de forme. La transmission spectrale de ces interféromètres est par ailleurscannelée en raison d’une légère asymétrie des bras de l’interféromètre. Nous avons observé, à fréquence nulle, unfort décalage en longueur d’onde du spectre cannelé d’environ 20 nm. Ce décalage reste encore inexpliqué
This thesis intended to propose a new kind of integrated acousto-optical modulator exploiting guided elasticwaves on the surface of a lithium niobate substrate. This piezoelectric material makes it possible to integrate opticalwaveguides as well as efficient elastic waves transducers. Classically, the acousto-optical modulation remainslimited by the partial overlap of the two kind of waves. I have sought to develop a new kind of surface elasticwaveguide exploiting the thickness resonances of thick electrodes allowing a better exploitation of electric energyto elastic energy conversion in integrated devices.First, I have developed a way to confine the acoustic energy at the surface to use it more efficiently. I turnedtowards the realization of interdigitated transducers for surface acoustic waves allowing to confine the generatedenergy in the high aspect ratio electrodes. The characterization of such devices allowed to demonstrate a strongconfinement of the mechanical energy at the surface of the material. These acoustic devices allowed for diffractionlessguiding of the acoustic energy in the three dimensions of space over a transverse width as small as thewavelength.The second part of this thesis was dedicated to the realization of acousto-optical modulators using the previoustransducers. These modulators are based on a Mach-Zehnder interferometer including one arm subjectd to theacousto-optical intercation. Due to a slight asymmetry of the interferometer arms, the spectrale transmission with awhite light source gives a channeled spectrum. Experiments have shown an optical wave modulation at resonancesfrequencies of the high aspect ratio transducers. We have observed, at zero frequency, a strong wavelength shift ofchanneled spectrum of about 20 nm. This shift remains unexplained

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Kirsch, Philippe. "Etude et réalisation par lithographie électronique de dispositifs à ondes acoustiques de surface à structure multicouche : des filtres pour la bande X aux capteurs de liquide". Thesis, Nancy 1, 2007. http://www.theses.fr/2007NAN10125/document.

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Après beaucoup de travail, de nombreuses heures de réflexion, d'idées à améliorer et, des fois, à rejeter, une quantité innombrable d'échantillons et d'heures passés sur les différentes installations, nous voilà au point de présenter les résultats de tous ces efforts. Tout au début, nous avions décidé de se lancer dans la recherche et le développement de dispositifs à ondes acoustiques de surface pouvant servir en tant que filtres électriques passe-bande pour les nouvelles technologies de télécommunication et en tant que capteurs de liquide. Nous avons commencé à faire l'inventaire des tous les domaines que nous allions aborder lors de nos travaux de recherche, en nous en avons présenté ce qui nous semblait important. Même si la science est le pilier principal de cette thèse, nous nous sommes assurés que nos efforts ne seraient pas vains dès le départ en analysant les besoins industriels, et donc indirectement les retombées économiques possibles, en dispositifs à ondes acoustiques de surface. Nous nous sommes donc dotés de tous les outils nécessaires pour pouvoir avancer : Nous avons étudié l'évolution des dispositifs à ondes acoustiques de surface afin de reconnaître, avec un peu de chance, des tendances et de nouvelles ouvertures. Nous avons élucidé la partie théorique correspondante, au niveau de la piézoélectricité et des ondes acoustiques de surface. Nous avons fait le tour des matériaux piézoélectriques utilisées pour se faire une idée des leurs propriétés pour pouvoir faire, le moment venu, une sélection judicieuse selon les besoins de l'application. En partant de la théorie générale des ondes acoustiques de surface, nous avons étudié les différents types d'ondes existants dans la même optique : Disposer d'une multitude intéressante de choix possibles pour trouver la bonne solution à la fin. [...]
After a lot of hard work, countless hours of brainstorming, ideas to still improve or simply to drop, an amazing number of processed samples and a remarkable amount of time spent on all of those different machines have finally brought us to the point where we are able to present our results. Right at the beginning of this work, we had decided to get into the development of surface acoustic wave devices that could possibly serve as well as electric band pass filters as as liquid sensors. We have started out by making an inventory in all domains that we would possibly be confronted with and we proposed a selection of the most valuable information that could be found. Even if science is at the heart of this thesis, we wanted to be sure that our efforts would not be opposed to real world economic and industrial needs. We have thus arranged all necessary tools to our side: From historical evolution of surface acoustic wave devices through acoustic wave theory in solids, from general piezo-electricity to surface acoustic waves. We went through commonly used piezoelectric materials in order to get an idea of their properties and differences to be able to make the right decision at the right time, similarly to the study of the different types of acoustic surface waves with always the same goal in mind: Rely on the vastest number of possibilities in order to make the right decision when required. [...]

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Millo, Florian. "Coupling of spin waves with surface acoustic waves for high frequency devices". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPAST156.

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Les appareils de radiofréquence (RF) jouent un rôle important dans notre vie quotidienne. Ces appareils utilisent les ondes acoustiques de surface (SAW) - ondes acoustiques se déplaçant à la surface d'un solide déformé - pour effectuer des opérations complexes de filtrage des signaux, de détection, et de circuits hyperfréquences. Pour fonctionner à des fréquences supérieures à 3,7 GHz, les dispositifs SAW doivent surmonter deux limitations : 1) l'absence d'accordabilité du dispositif et 2) l'absence de SAW non réciproques. L'hypothèse centrale de cette thèse conciste à surmonter ces limitations : Le couplage des ondes acoustiques de surface (SAW) avec les ondes de spin (SW) peut être un moyen de surmonter l'absence d'accordabilité et de non-réciprocité dans les dispositifs SAW correctement conçus. Les SW sont des excitations magnétiques qui présentent une propagation anisotrope et une non réciprocité. Dans ce manuscrit, nous étudions l'interaction SAW-SW dans des hétérostructures composées de films de CoFeB déposés sur le substrat piézoélectrique de pointe LiNbO₃ pour des dispositifs SAW à haute fréquence. Nous donnons une brève introduction à la physique micromagnétique et élastomagnétique, y compris la description de deux mécanismes, magnétoélastique et magnétorotation, que nous mettons en œuvre pour comprendre l'interaction SAW-SW. Dans l'hétérostructure CoFeB / LiNbO₃, nous avons mis en évidence une symétrie d'ordre 2 du couplage SAW-SW différente de celle de la littérature d'une symétrie d'ordre 4. Nous avons ajusté les résultats expérimentaux en calculant la puissance absorbée dans le film magnétique. Nous en avons déduit que cette symétrie d'ordre 2 pouvait s'expliquer par l'anisotropie uniaxiale du film magnétique. Nous avons également étudié les SW dans des systèmes à fort contraste d'aimantation tels que les antiferromagnétiques synthétiques (SAF). Dans les SAF, certaines orientations de propagation des SW leur permettent d'être fortement non-réciproques et induisent en outre un flux d'énergie unidirectionnel dans le système. Nous avons fourni des mesures magnéto-optiques et électriques, mais aussi des simulations théoriques et micromagnétiques pour comprendre mieux les dynamiques de SW dans le SAF. Enfin, nous donnons des perspectives pour la prochaine génération de dispositifs SAW en exploitant les formalismes présentés dans ce manuscrit
Radio-frequency (RF) devices play an important role in our everyday life. RF devices use surface acoustic waves (SAW) -- acoustic waves traveling on the surface of a deformed solid -- to perform complex signal filtering operations, sensing, and microwave circuitry. To operate at higher frequencies than 3.7 GHz, SAW devices must overcome two limitations: 1) the absence of device tunability and 2) the absence of non-reciprocal SAWs. Overcoming these limitations comprises this thesis's central hypothesis: Coupling surface acoustic waves (SAW) with spin waves (SW) may be a route to overcome the absence of tunability and non-reciprocity in properly designed SAW devices. SWs are elementary magnetic excitations exhibiting anisotropic propagation and non-reciprocity. In this manuscript, we study the SAW-SW coupling in heterostructures comprised of CoFeB films deposited on top of the state-of-art piezoelectric substrate LiNbO₃ for high frequency SAW devices. We give a brief introduction of micromagnetic and elastomagnetic physics, including the description of two mechanisms, magnetoelastic and magnetorotation, that we implement to understand the SAW-SW interaction. In the heterostructure CoFeB / LiNbO₃ we evidenced a 2-fold symmetry of SAW-SW coupling different from the 4-fold symmetry given in literature. We fit experimental results by calculating the absorbed power in the magnetic film. We deduced that a posible reason to this 2-fold symmetry is the uniaxial anisotropy within the magnetic film. We investigated also SWs in systems with high magnetization contrast such as synthetic antiferromagnets (SAF). In SAF, certain propagation orientations of SWs allowed them to be highly non-reciprocal and furthemore inducing a unidirectional flow of energy in the system. We provide magneto-optical, electrical measurements but also theoretical and micromagnetic simulation to understand the SW dynamics in SAF. Last but not least, we give perspectives for the next generation of SAW devices exploiting the results gven in this manuscript

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Lamara, Tarek. "Etude des plasmas micro-ondes pulsés CH4-H2 en vue de l'optimisation de la croissance de films de diamant : Application à la réalisation de dispositifs à ondes acoustiques de surface". Nancy 1, 2004. http://www.theses.fr/2004NAN10187.

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Ce travail concerne l'étude d'un procédé MPACVD dans le mélange H2-CH4 opérant à forte puissance en mode continu et pulsé. Une étude du plasma en phase gazeuse est réalisée, grâce à des techniques de diagnostic telles que : OES, TDP et LIF. Le but est de comprendre les phénomènes de base qui gouvernent la cinétique des espèces réactives responsables du dépôt de diamant. Les films de diamant sont caractérisés par : MEB, AFM et spectroscopie Raman. Des corrélations entre les paramètres du plasma et les propriétés des couches sont établies, à savoir, la qualité chimique et la vitesse du dépôt. Les films de diamant autosupportés ainsi réalisés servaient d'une base du développement des dispositifs SAW d'une structure multicouche ZnO/IDT/Diamant. La vitesse de propagation des ondes acoustiques de surface à l'interface Diamant/ZnO est estimée à partir de la réponse fréquentielle du dispositif. Elle est de l'ordre 9700 m. S-1 qui est parmi vitesses les plus élevées dans ce type de structures
This work consists of studying H2-CH4 MPACVD process, operating at high power in continuous and pulsed mode. Plasma characterisation is carried out, thanks to diagnostic techniques such as: OES, Double pulses technique and LIF. The aim of this study is to understand the basic phenomena which control the kinetics of the reactive species responsible of diamond growth. Diamond films are characterised by: SEM, AFM and Raman spectroscopy. Correlations between the plasma parameters and the films properties, their chemical quality and the growth rate, are established. The elaborated freestanding diamond films, were useful for development of surface acoustic devices (SAW) devices with multi-layer structure ZnO/IDT/Diamond. The propagation velocity of surface acoustic waves at ZnO/Diamond interface is estimated from the frequency response of the device. It is around 9700 m. S-1 which is among the highest velocities in this type of structures

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Huet, Isabelle. "Elaboration et caractérisation de films minces de LiNbO3 et LiTaO3 en vue de la réalisation de filtres à ondes acoustiques de surface". Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20112.

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Djellouli-Yvetot, Ahlam. "Modélisation et classification de signatures acoustiques. Application à l'identification de la nature sédimentaire des fonds lacustres par échosondage". Toulouse 3, 1997. http://www.theses.fr/1997TOU30170.

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Le travail que nous avons effectue s'insere dans le cadre d'une etude generale sur les milieux lacustres (bathymetrie, estimation de la population piscicole) realisee en collaboration avec le laboratoire d'hydrobiologie de l'universite paul sabatier de toulouse. Notre etude consiste donc a identifier la nature sedimentaire des fonds lacustres, au moyen de methodes de traitement du signal, permettant de classifier les signatures acoustiques des differents types de fonds (vase, sable, gravier), a partir de donnees enregistrees par un echo-sondeur monofrequence. Le caractere bande etroite des echos reverberes par les fonds indique que l'information utile est uniquement contenue dans l'enveloppe temporelle de l'echo enregistre. L'analyse de ces signaux se fait en deux etapes. La premiere etape consiste a modeliser le signal de facon a extraire les parametres classifiants, puis, dans une seconde etape, a realiser l'operation de classification sur ces parametres. Notre travail s'articule autour de 5 chapitres. Le premier chapitre rappelle le contexte de l'etude et permet de poser le probleme. Dans le second chapitre nous presentons une synthese bibliographique relative a l'acoustique des fonds. En particulier, nous exposons un modele decrivant la reponse moyenne d'un fond a une excitation monofrequence. Le troisieme chapitre est dedie a la partie traitement du signal de notre travail. Dans un premier temps nous presentons les diverses methodes de modelisation de l'enveloppe temporelle. Dans un deuxieme temps, apres avoir presente une rapide synthese bibliographique sur la classification, nous decrivons l'algorithme de classification utilise, a savoir les reseaux de neurones. Dans le quatrieme chapitre, dans le but de generer une base de donnees theoriques, nous proposons une modification du modele precedent qui consiste a generer la reponse d'un type de fond (vase, sable,. . . ) en exploitant le caractere aleatoire (rugosite) de sa surface. Cette base de donnees theorique, nous a permis de definir la methode d'identification et d'evaluer ses performances. Dans le cinquieme chapitre, nous avons evalue la methode d'identification sur differents signaux reels. Nous avons travaille sur deux configurations experimentales differentes. La premiere a permis l'acquisition de signaux en cuve et la deuxieme des signaux en milieu lacustre reel. Sur les signaux de cuve nous aboutissons a un taux de reconnaissance de l'ordre de 80% a 90%, tandis que pour les signaux de milieux lacustres, nous obtenons au mieux des resultats de l'ordre de 70%. Cette difference peut s'expliquer par la plus grande complexite du probleme en milieu reel (mouvements du bateau, fond en pente,. . . ).

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Bonhomme, Jérémy. "Structures phononiques à ondes de Love pour la biodétection". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0163.

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Le développement de systèmes de diodétection est extrêmement important pour un grand nombre de domaines et la nécessité d’amélioré la sensibilité et la précision des mesures devient un enjeu important pour certaines applications de pointe. Les ondes acoustiques de surface (SAW) sont largement utilisées pour des applications capteurs notamment pour la biodétection, cependant les limites théoriques de leur sensibilité seront bientôt atteintes. Parallèlement, de nouvelles méthodes de manipulation des ondes acoustiques grâce à des arrangements périodiques, appelés cristaux phononiques, ont été développées. L'objectif est de montrer une preuve de concept de l’interaction de structures phononiques couplées à un dispositif SAW à ondes de Love ainsi que leur sensibilité à un dépôt de masse afin de montrer leur potentiel pour des applications de biodétection. Le travail a consisté en une étape de modélisation numérique afin de concevoir et optimiser une structure phononique de référence, puis en une phase expérimentale avec le développement de processus de fabrication en salle blanche et de tests afin de caractériser les dispositifs et d’estimer une première sensibilité pour ce type de systèmes
The development of diodetection systems is extremely important for a large number of fields and the need to improve the sensitivity and precision of measurements is becoming an important issue for some advanced applications. Surface acoustic waves (SAW) are widely used for sensor applications, particularly for biodetection, however the theoretical limits of their sensitivity will soon be reached. At the same time, new methods of manipulating acoustic waves through periodic arrangements, called phononic crystals, have been developed. The objective is to show a proof of concept of the interaction of phononic structures coupled to a SAW Love waves device as well as their sensitivity to mass deposition in order to show their potential for biodetection applications. The work consisted of a numerical modeling step in order to design and optimize a reference phononic structure, then in an experimental phase with the development of cleanroom manufacturing processes and tests to characterize the devices and estimate a first sensitivity for this type of system

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Mazein, Pierre. "Etude de dispositifs à ondes de Love par modélisation numérique de la propagation d'ondes acoustiques : application à l'optimisation de structures et à la caractérisation de matériaux en vue de la réalisation de capteurs chimiques". Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13027.

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Étude de dispositifs à ondes de Love par modélisation numérique de la propagation d'ondes acoustiques. Application à l'optimisation de structures et à la caractérisation de matériaux en vue de la réalisation de capteurs chimiques. Résumé : L'étude consiste en la réalisation d'une modélisation de la propagation des ondes de Love dans la structure multicouche d'un capteur chimique. L'objectif est d'étudier les performances de différentes structures, une attention particulière a été apportée aux caractéristiques physico-chimiques des matériaux ainsi que des fluides (gaz et liquides) mis en jeux. L'approche numérique proposée permet la résolution des équations de propagation avec en particulier la prise en compte de la piézoélectricité. Les conditions aux interfaces et aux limites sont satisfaites en utilisant la méthode des matrices de transfert. Il en découle la détermination des vitesses de phase et groupe, ainsi que les pertes par propagation. L'outil développé permet de caractériser des matériaux isotropes (masse volumique et module transverse de rigidité) et d'optimiser la sensibilité gravimétrique de plateformes de détection chimique. Une validation expérimentale a été menée visant la détection de composés organophosphorés dans laquelle nous proposons un traitement des réponses transitoires.

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Tortissier, Grégory. "Étude et développement d’une plateforme de détection chimique à ondes acoustiques de surface pour environnement sévère haute température". Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13859/document.

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Ces travaux ont donc visé le développement d’une plateforme complète de détection de gaz pour environnement sévère haute température. Cette plateforme intègre un dispositif à ondes acoustiques de surface sur substrat Langasite, une résistance chauffante, une couche sensible inorganique nanostructurée et est placée dans une enceinte hermétique. Des températures de l’ordre de 450°C ont été atteintes et des tests de cyclages ont démontré un fonctionnement en accord avec les modèles théoriques et une reproductibilité des mesures. Des tests de détection de composés organiques volatils (éthanol et toluène) ont mis en avant des seuils de détection de l'ordre de quelques ppm
Measuring pollutants concentrations in gas and vapors emissions are important environmental issues. This work presents a stand-alone portable device for high temperature assessment. The system includes a Langasite (LGS) acoustic sensor, a ceramic heater and a platform with RF connections for remote in-situ measurements. The packaging consists in a hermetic stainless steel cell which enables safe gas detection. In situ temperature measurements have been achieved and the thermal behavior was successfully investigated in the temperature range 25-450°C. The designed cell highlights good agreement with theoretical models and reproducibility of the measures. Volatile organic compounds exposures have been investigated and promising ppm level detections have been obtained

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Brunet, Nicolas. "Etude de l'influence du liquide de couplage sur la micro-caractérisation de matériaux par signature acoustique". Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20168.

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Dans ce travail, nous avons etudie l'influence du liquide de couplage situe entre le capteur du microscope acoustique et l'echantillon, sur les phenomenes observes. De meme, la maniere dont ce couplant affecte la precision des parametres elastiques determines a partir des signatures acoustiques relevees, a ete analysee. Dans un premier temps nous avons du mettre au point le processus permettant la determination de ces parametres pour tous les types d'echantillons (massifs, couches minces isolees ou couches minces deposees sur un substrat massif). Nous avons utilise une methode d'ajustement numerique des parametres inconnus basee sur l'algorithme simplex. Dans un second temps, nous avons examine l'effet du couplant sur les resultats fournis par le processus mis au point. Nous avons etudie les trois principales modifications qu'entraine un changement de couplant sur l'ensemble des phenomenes mis en jeu lors de l'acquisition des v(z). La premiere est liee aux caracteristiques du capteur : la fenetre des vitesses des ondes de surface accessibles varie avec la vitesse du couplant. Les deux autres sont liees au comportement des ondes de surface excitees, en presence d'un liquide chargeant la surface : la vitesse de ces ondes ainsi que leur emission d'energie vers le capteur, augmentent avec la masse volumique et la vitesse du couplant. La prise en compte de l'ensemble de ces effets nous a permis d'optimiser le choix du couplant a employer selon le mode auquel on souhaite acceder. L'utilisation successive de plusieurs couplants de proprietes differentes permet ainsi d'ameliorer la precision globale de la methode de micro-caracterisation de materiaux par signature acoustique en facilitant la detection des modes les plus sensibles aux parametres a determiner.

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Elhosni, Meriem. "Capteurs à ondes élastiques de surface (SAW) pour champs magnétiques à base de structures multicouches piézo-magnétiques". Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0321.

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L’objectif des travaux de cette thèse est la réalisation de capteurs magnétiques à ondes élastiques de surface (SAW). Nos études réalisées dans ce cadre se sont focalisées sur la modélisation et la réalisation de dispositifs magnéto-élastique SAW à base de structures multicouches sensibles au champ magnétique. Une géométrie multicouche offrant plusieurs degrés de libertés permettant d’agir sur les performances du capteur a été considérée. La configuration de cette structure est : Substrat piézoélectrique/électrodes interdigitées/Couche isolante/Couche sensible magnéto-élastique. Les différents paramètres de la structure, notamment les épaisseurs des différentes couches et leurs natures ont été optimisées théoriquement au regard du facteur de qualité, du facteur de couplage électromécanique et de la sensibilité au champ magnétique. Des dispositifs utilisant les configurations optimales ont été réalisés et caractérisés et leurs performances comparées au prédiction théoriques. Nous avons montré que le capteur peut être conçu pour répondre aux besoins de l’application en ce qui concerne la gamme de l’intensité du champ à mesurer et de la sensibilité visée. Ainsi le CoFeB utilisé comme couche sensible magnéto-élastique permet une meilleure sensibilité mais sur une étendue étroite du champ magnétique alors que le nickel permet d’étendre la gamme de mesure mais avec moins de sensibilité. Nous avons également montré que l’utilisation comme couche isolante de matériau dur comme l’alumine permet une meilleure sensibilité. Cette sensibilité est également fortement augmentée pour un fonctionnement à hautes fréquences
The aim of this Ph.D. Thesis is to study piezo-magnetic surface acoustic wave (SAW) sensor. Accurate and fully coupled physical model was numerically implemented in order to investigate the sensitivity of SAW devices using the magneto-elastic interaction with an external magnetic field. The different parameters of the structure, including the thicknesses of the various layers and their natures were theoretically optimized with regard to the quality factor, the electromechanical coupling factor and the sensitivity to the magnetic field. Devices using the optimal settings have been made and characterized, and their performance compared to the theoretical prediction. We have shown that the sensor can be designed to meet the needs of the application as regards the range of the field strength to be measured and the target sensitivity. Thus the CoFeB used as magneto-elastic sensitive layer provides better sensitivity but on a narrow stretch of the magnetic field while the nickel expands the measurement range but with less sensitivity. We have also shown that the use of hard material as insulating layer, such as alumina, allows better sensitivity. This sensitivity is also greatly increased when the sensor is operating at high frequencies

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Dubosc, Fabrice. "Etude et réalisation d'un capteur acoustique à ondes de surface : vers l'utilisation du silicium poreux comme surface sensible". Thesis, Tours, 2018. http://www.theses.fr/2018TOUR4027.

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Les capteurs à ondes de surface (SAW) présentent plusieurs intérêts, tels que leur robustesse, leur adaptabilité et leur faible coût de fabrication. Un des facteurs de performance de ce type de capteur est sa sensibilité. Généralement pour l’améliorer les efforts se concentrent sur la couche sensible. Une alternative innovante est l’augmentation de la surface active en porosifiant le substrat. L’ouverture du matériau piézoélectrique le long du chemin de propagation permettra, ainsi, la captation des espères dans les pores du substrat. L’objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle architecture de capteur permettant l’usage du silicium poreux en tant que couche guidante et sensible
Surface wave sensors (SAW) have several advantages, such as robustness, adaptability and low manufacturing costs. One of the key performance factors of this type of sensor is its sensitivity. Generally to improve it, the efforts focus on the sensitive layer. An innovative alternative is the increase of the active surface by porosifying the substrate. The opening of the piezoelectric material along the path of propagation and its replacement by porous silicon will thus enable the capture of the species to be detected in the pores. The objective of this thesis is to propose a new sensor architecture allowing the use of porous silicon as a guiding and sensing layer

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Mante, Pierre-Adrien. "Génération par impulsions laser ultracourtes d'ondes acoustiques hautes fréquences par des nanostructures". Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10080/document.

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Cette thèse est consacrée à l'étude de la génération d'ondes acoustiques hautes fréquences par des nanostructures grâce à une impulsion lumineuse ultra-brève. Plus une onde acoustique a une fréquence élevée, plus elle est sensible à de faibles variations au sein du matériau qu'elle traverse. La montée en fréquence va donc permettre l'étude des propriétés acoustiques et mécaniques d'objets de plus en plus petit. L'objet de ce travail est l'étude par acoustique picoseconde de nanostructures permettant la génération d'ondes acoustiques, de surface ou longitudinales, de très hautes fréquences.Afin de pouvoir générer des ondes acoustiques de surface, nous avons étudié les vibrations de réseaux de nanostructures organisées. Un modèle a été mis en place permettant d'étudier ces vibrations collectives et leurs liens avec la génération d'ondes acoustiques de surface. Grâce à ce modèle, nous avons mis au point une méthode de caractérisation mécanique complète de films minces. Nous avons appliqué cette technique à différents matériaux et dans différentes conditions.Les boîtes quantiques ont été utilisées pour réaliser la génération d'ondes acoustiques longitudinales hautes fréquences. La démonstration de la génération d'ondes acoustiques par des boîtes quantiques a été réalisée dans différentes matériaux, puis nous avons mis au point un modèle capable de prédire les conditions expérimentales pour la détection d'ondes acoustiques dont les fréquences dépassent le terahertz
This thesis is devoted to the study of the generation of high frequency acoustic waves by nanostructures using ultra-short laser pulses. The higher the frequency of an acoustic wave, the more sensitive it is to small changes inside the material it is propagating in. Reaching higher frequencies will allow the study of the elastic and mechanical properties of smaller structures. The aim of this work is the study by the picosecond ultrasonics technique of nanostructures that enable the generation of high frequency surface or bulk acoustic waves. In order to realize the generation of surface acoustic waves, we studied the vibrations of lattices of organized nanostructures. A model has been established to study those collective vibrations and their links to the generation of surface acoustic waves. Thanks to this model, we developed a method to realize the complete mechanical characterization of thin films. We applied this technique to various materials in different conditions.Quantum dots have been used to realize the generation of high-frequency bulk acoustic waves. The demonstration of the acoustic wave generation by quantum dots has been performed in numerous materials, then we developed a model able to foresee the experimental conditions that made the detection of acoustic waves with frequencies higher than one terahertz possible

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Valibouse, Pierre. "Mesure des caractéristiques intrinsèques des matériaux dans l'eau, avec un tube à impédance en incidence normale". Compiègne, 1990. http://www.theses.fr/1990COMPD317.

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La discrétion acoustique prenant une part de plus en plus importante dans la lutte sous-marine, des matériaux de masquage acoustique sont utilises pour atténuer le rayonnement acoustique des sous-marins. Il s'avère donc nécessaire de connaître parfaitement les caractéristiques de ces matériaux afin d'en prévoir leur efficacité. Actuellement, les moyens acoustiques de caractérisation de ces matériaux ne permettent d'obtenir qu'une information relative globale sur le matériau, et non pas de connaître ses caractéristiques intrinsèques telle la célérité complexe des ondes. Le travail décrit dans cette thèse concerne le développement d'un système acoustique s'inspirant du principe des tubes à impédance aériens, qui permet d'accéder à la célérité complexe des ondes dans le matériau. Malgré le couplage fluide-structure induit par la présence de l'eau dans le tube, la plage d'utilisation de ce moyen d'essais se situe entre 50 et 2000 Hz. L'étude par éléments finis du comportement de l'échantillon placé dans le tube et soumis à une pression acoustique a permis de déterminer les conditions limites mécaniques devant lui être appliquées de manière à modéliser simplement son comportement (identique à celui d'une plaque de surface infinie). Les essais acoustiques ont mis en évidence les limites des méthodes classiques de mesure utilisées dans les tubes aériens pour accéder à la célérité complexe des matériaux. En modélisant le tube à impédance par un système multi-couches infini, l'identification par optimisation sur les célérités complexes du matériau et de l'eau à l'aide de la méthode du simplex, des fonctions de transfert théorique et expérimentale entre deux capteurs, permet d'obtenir le spectre de la célérité complexe du matériau des les basses fréquences. Les fonctions de transfert sont mesurées à l'aide des techniques référentielles ou sélectives « H1 ». Ce moyen d'essais permet aussi l'étude du comportement des matériaux soumis à une pression hydrostatique.

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Aubert, Thierry. "Contribution à l'élaboration de capteurs sans-fil, opérant à très haute température (500-1000º), à base de dispositifs à ondes élastiques de surface : choix des matériaux constitutifs". Thesis, Nancy 1, 2010. http://www.theses.fr/2010NAN10114/document.

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Éléments essentiels des systèmes de télécommunication depuis environ trente ans, les dispositifs à ondes élastiques de surface offrent également l'opportunité, de par leur sensibilité aux conditions environnementales et leur caractère passif, de réaliser des capteurs sans-fil autonomes (sans électronique ni source d'énergie embarquées), configuration particulièrement intéressante pour la mesure à haute température. Nos travaux se sont focalisés sur le choix des matériaux pouvant constituer de tels capteurs, au niveau des deux éléments les constituant : le substrat piézoélectrique et les électrodes métalliques. Ces dernières sont généralement constituées de platine, de par l'inertie chimique particulièrement importante de ce métal noble. Nos travaux nous ont permis d'attribuer la dégradation de ces électrodes, généralement observée aux alentours de 700°C, à un phénomène spécifique des films minces, dénommé agglomération, nous conduisant par la suite à envisager et à tester des solutions plus efficaces. En ce qui concerne le substrat, nos efforts ont porté sur la structure bicouche AlN/Saphir, prometteuse pour de telles applications, mais encore peu étudiée. Après l'optimisation des paramètres de dépôt du film mince par pulvérisation réactive magnétron, permettant d'obtenir une couche épitaxiée, nous nous sommes intéressés à la résistance à l'oxydation de l'AlN à haute température dans l'air. L'utilisation croisée de la diffraction des rayons X, de l'ellipsométrie et de la spectroscopie de masse des ions secondaires nous a permis de montrer que l'on peut envisager l'emploi de cette structure bicouche pour les applications visées à des températures allant jusqu'à 700°C
Surface acoustic waves devices are key components of telecommunication systems for more than thirty years or so. Because they are passive and very sensitive to external conditions, they also offer the possibility to make autonomous wireless sensors (electronic-less and battery-less), which could be particularly interesting in high-temperature environments. Our work was focused on the choice of materials allowing the fabrication of such sensors for both parts of the device: piezoelectric substrate and metallic electrodes. The latter are generally made of platinum because of the great chemical inertness of this noble metal. Our work allowed us to attribute their degradation, starting around 700°C on, to a phenomenon called agglomeration which is very specific to thin films. This result led us to consider and test more efficient solutions. Regarding the substrate, we mainly studied AlN/Sapphire bilayer structure, promising for such applications but not really studied yet. After the optimization of the deposition parameters of the thin film, realized by reactive magnetron sputtering, leading to the epitaxial quality, we studied the strength of AlN to oxidation under high temperature in air atmosphere. Results given by X-ray diffraction, ellipsometry and secondary ion mass spectroscopy converged to show that AlN/Sapphire structure is a good candidate for such applications at temperatures up to 700°C

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Mrabti, Abdelali. "Propriétés opto-mécaniques dans des matériaux nanostructurés : couplage plasmons-phonons". Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10201.

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Ce travail de thèse porte essentiellement sur l’étude du couplage élasto-plasmonique dans des systèmes périodiques nanostructurés. Cette interaction plasmon/phonon est étudiée dans un premier temps sur un nanofil métallique inséré dans une cavité d’un cristal bidimensionnel, consistant en un réseau de trous d’air percés dans une matrice diélectrique. Le second système analysé est un cristal à résonances locales composé d'une membrane diélectrique non absorbante, sur laquelle nous avons déposé un réseau carré de nanocylindres d'or. L'intérêt d'étudier ce système résulte du fait qu'il supporte des phonons bien localisés au niveau des nanocylindres, ce qui est une condition nécessaire pour un couplage efficace avec les modes plasmoniques. Le troisième système examiné est également un cristal à résonances locales, composé d’un réseau de nanocylindres métalliques en interaction avec un film métallique par l'intermédiaire d'un film ultra-mince de silice. L’intérêt d’étudier cette dernière structure est double : d’une part, les plasmons deviennent sensibles, par leur forte localisation, à des petites déformations du film ; d’autre part, ce système supporte des phonons bien localisés ce qui permet d’obtenir une amplification locale des vibrations à partir d’une source acoustique. En fin, il s’agit d’une cavité duale pour les phonons et les plasmons. Pour les trois systèmes étudiés dans cette thèse, nous avons montré qu’une vibration mécanique peut moduler au cours de sa période acoustique, la longueur d’onde de résonance des modes plasmoniques supportés par la structure
This thesis is focused on the elastoplasmonic coupling in periodic nanostructured systems. This interaction plasmon/phonon has been studied first for a metal nanowire inserted into a cavity of a two-dimensional crystal, consisting in a periodic array of holes in a dielectric matrix. The second investigated system is a crystal with sustaining local resonances. The crystal is formed by a square array of gold nanocylindres deposited on a non-absorbing dielectric membrane. The interest of such a system is that it can support phonon modes localized in the nanocylindre enabling thus an efficient coupling with plasmon modes. The third system is a crystal constituted by a metal nanoparticles array coupled to a metal film via an ultra thin dielectric spacer (silica). The motivation behind such a study is twofold: first, plasmon modes are sensitive to small local deformations due to their strong confinement; second such a system supports many localized phonons that can provide a local amplification of vibrations. It is then a dual cavity for phonon and plasmon modes. For the three systems studied in this thesis, we have shown that mechanical vibrations can modulate during an acoustic period the wavelength of the plasmon resonance modes supported by the structure

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Marbouh, Othmane. "Capteurs à ondes acoustiques de surface pour la caractérisation multiphysique des propriétés des tôles ferromagnétiques dans les machines électriques de fortes puissances". Electronic Thesis or Diss., Centrale Lille Institut, 2024. http://www.theses.fr/2024CLIL0019.

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Les machines électriques de forte puissance sont soumises à des contraintes mécaniques, thermiques et magnétiques sévères en fonctionnement. Pour assurer leur fiabilité et la continuité de leur opération, il est crucial de disposer d'informations en temps réel sur ces contraintes, souvent à l'échelle locale. Les technologies de capteurs sans fil et sans batterie, combinées à des techniques efficaces d'analyse des données et de traitement des signaux, sont indispensables pour répondre à ce besoin. Les ondes acoustiques de surface permettent de concevoir des capteurs sans fil et totalement passifs, capables de mesurer de nombreuses grandeurs physiques telles que la température, les contraintes mécaniques et le champ magnétique, grâce à une ingénierie avancée du design. Le travail réalisé dans cette thèse a permis de développer des capteurs SAW multi-grandeurs pour la mesure des déformations, de la température et du champ magnétique. Ces capteurs ont d'abord été calibrés sur des bancs d'essais en laboratoire, puis utilisés pour caractériser les propriétés mécaniques, telles que la magnétostriction, et les propriétés magnétiques, telles que les pertes magnétiques, des tôles ferromagnétiques employées dans la conception des machines électriques de forte puissance. La caractérisation des propriétés des tôles ferromagnétiques est cruciale pour plusieurs raisons : concevoir des systèmes électromagnétiques efficaces, minimiser les vibrations et les bruits indésirables, contrôler la dissipation d'énergie, prévenir la fatigue des matériaux, optimiser la conception des composants pour l'efficacité énergétique et développer des composants résistants à la chaleur pour la fiabilité et la durabilité... Le projet de thèse implique l'entreprise JEUMONT Electric (société de haute technologie spécialisée dans les solutions de conversion d'énergie), le groupe AIMAN-FILMS de l’IEMN et l'équipe Outils et Méthodes Numériques du L2EP. Chaque partenaire apporte des compétences spécifiques pour aborder l'instrumentation multi-physique des machines électriques de forte puissance
High-power electrical machines are subjected to severe mechanical, thermal, and magnetic stresses during operation. To ensure their reliability and continuous operation, it is crucial to have real-time information on these constraints, often at a local scale. Wireless and battery-free sensor technologies, combined with effective data analysis and signal processing techniques, are essential to meet this need. Surface acoustic waves (SAW) allow the design of wireless and completely passive sensors capable of measuring various physical quantities such as temperature, mechanical stress, and magnetic fields, thanks to advanced design engineering. The work carried out in this thesis has enabled the development of multi-quantity SAW sensors for measuring deformations, temperature, and magnetic fields. These sensors were first calibrated on laboratory test benches and then used to characterize the mechanical properties, such as magnetostriction, and magnetic properties, such as magnetic losses, of ferromagnetic sheets used in the design of high-power electrical machines. Characterizing the properties of ferromagnetic sheets is crucial for several reasons: designing efficient electromagnetic systems, minimizing vibrations and unwanted noise, controlling energy dissipation, preventing material fatigue, optimizing component design for energy efficiency, and developing heat-resistant components for reliability and durability. The thesis project involves JEUMONT Electric (a high-tech company specializing in energy conversion solutions), the AIMAN-FILMS group from IEMN, and the Numerical Tools and Methods team from L2EP. Each partner brings specific expertise to address the multi-physical instrumentation of high-power electrical machines

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Vasseur, Clément. "Cristaux phononiques accordables : applications aux composants pour les télécommunications". Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10211.

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Les cristaux phononiques sont des matériaux structurés périodiquement permettant le contrôle de la propagation d'ondes élastiques. Leurs propriétés sont définies dès leur conception et leur fabrication. L'objet de cette thèse est de conférer de l'agilité à ces structures. Dans ce cadre, deux types de cristaux phononiques piézoélectriques pilotés par des conditions électriques sont présentés. Ces deux cristaux phononiques réalisent la fonction de filtre coupe-bande accordable en fréquence en vue d'applications en tant que composant pour les télécommunications. Le caractère périodique de ces cristaux phononiques est uniquement dû à la périodicité des électrodes déposées à la surface du substrat. La première géométrie permet de générer des ondes de Lamb à une fréquence de l'ordre du mégahertz. Un modèle analytique est développé et met en évidence une Bande Interdite électrique due à la discontinuité du champ électrique le long du réseau, et dépendante des conditions électriques choisies. Les résultats analytiques sont comparés avec succès à ceux de calculs par éléments finis. Des mesures vibratoires ont permis d'identifier les modes excités dans le dispositif expérimental. Les mesures du potentiel électrique en transmission ont mis en évidence la Bande Interdite générée par le cristal phononique. La seconde géométrie permet de générer des ondes de surface à une fréquence de l'ordre de la centaine de mégahertz. Des calculs par éléments finis montrent de nouveau une Bande Interdite électrique due à l'alternance du champ électrique et dépendante des conditions électriques, pouvant donner lieu à des composants Radio Fréquence accordables
Phononic crystals are materials with a periodic structure used to modify the propagation of acoustic waves. Their properties are fixed during the fabrication. The purpose of this PhD thesis is to give tunability to these structures. In this context, two types of piezoelectric phononic crystals driven by electrical conditions are studied. These two phononic crystals perform a tunable stop-band filter function for applications as a component for telecommunications. The periodic property of these phononic crystals is only due to the periodicity of the electrodes covering the surface of the substrate. The first geometry generates Lamb waves at a frequency around one megahertz. An analytical model is developed and exhibits an Electrical Bragg Band gap due to the discontinuity of the electric field along the crystal, that depends on the electrical boundary conditions. The analytical results are compared with success to finite element results. With the help of the displacement measurements, we have identified the excited modes in the experimental device. The measurements of the electrical potential in transmission have revealed the Electrical Bragg Band gap generated by the phononic crystal. The second geometry generates surface acoustic waves at a frequency around one hundred megahertz. Once again, finite element calculations exhibit an Electrical Bragg Band gap due to the discontinuity of the electric field that depends on the electrical boundary conditions. Then, the device can be used to create tunable Radio Frequency components

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Galopin, Élisabeth. "Adressage par microfluidique digitale : application à la détection de marqueurs biologiques par plasmon de surface et détection intégrée". Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-223.pdf.

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Ce travail porte sur la conception d'éléments d'un laboratoire sur puce pour la détection sensible de protéines. Pour travailler sur de petits volumes d'échantillons et à concentrations faibles, la microfluidique discrète et en particulier, les ondes acoustiques de surface (SAW) ont été choisies. Nous mettons en évidence les effets bénéfiques d'un mélange SAW sur les interactions biologiques: diminution des constantes d'interactions avec des surfaces actives, et l'amélioration d'un facteur 300 des temps de mélange en goutte. Les caractérisations et les simulations réalisées justifient l'utilisation des SAW comme méthode d'adressage fluidique pour améliorer l'interaction entre le liquide à analyser et les surfaces actives de détection. Des simulations par éléments finis (FEM) permettent d'évaluer les facteurs d'amélioration du mélange SAW pour une gamme d'interactions. Nous avons également mis en place un concept original de plasmon de surface en goutte couplé à la plateforme microfluidique digitale. Ceci permet d'allier une détection temps réel et sans marquage à l'adressage fluidique par SAW. La volonté d'intégrer un système de détection au sein de la plateforme microfluidique a aussi mené à la réalisation de dispositifs SAW fonctionnant jusqu'à 5GHz. Leur utilisation comme nanobiodétecteur est validée pour des sensibilités picomolaires. Un système complet comprenant une culture de cellules en goutte, l'actionnement microfluidique, ainsi qu'une zone de détection intégrée est enfin proposé.

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Fardeheb-Mammeri, Amina-Zahia. "Dépôt par pulvérisation magnétron de couches minces de nitrure d'aluminium à axe C incliné en vue de la réalisation de dispositifs à ondes acoustiques vibrant en mode de cisaillement". Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10115/document.

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L'excitation et la propagation des ondes de cisaillement dans les dispositifs à ondes acoustiques de surface SAW à base de nitrure d'aluminium, en milieux liquides, nécessitent l'inclinaison de l'axe c dans la structure hexagonale. Le but de cette étude était de déposer des couches minces d'AlN à axe c incliné par la technique de pulvérisation magnétron sans aucune modification du dispositif de pulvérisation, le substrat et la cible n'ayant subi ni inclinaison ni décalage. Il a été possible, par une approche basée seulement sur la variation des paramètres de croissance, de déposer des couches minces piézoélectriques avec un angle d'inclinaison de 13°±2° dans des conditions de haute pression (0.8 Pa) et basse température (300°C). Une couche de SiO2 a été également déposée afin de favoriser la croissance inclinée des grains et par conséquent de celle des colonnes. Les couches déposées présentent une grande homogénéité de l'épaisseur sur 75% d'un substrat de silicium de 3 pouces. Après la détermination des paramètres optimaux de « croissance inclinée », nous avons réalisé un dispositif à onde acoustique de surface fonctionnant en mode de cisaillement avec lequel nous avons démontré la possibilité d'exciter les ondes de cisaillement dans un dispositif de type AlN/Si02/Si à 486.2 MHz avec une vitesse de propagation d'environ 5835m/s et un facteur de couplage électromécanique de 0.014%. La réponse électrique est fort intéressante si on tient compte du faible couplage électromécanique dû au substrat utilisé
The excitation and propagation, in liquid media, of shear waves in surface acoustic wave (SAW) devices based aluminum nitride (AlN) require the inclination of the c axis in the hexagonal structure. The purpose of this study was to deposit tilted c-axis AlN thin films by magnetron sputtering technique without any modification of the deposition system. The search approach was based only on the optimisation of deposition parameters. Substrate and the target were not inclined or shifted. It has been possible through an approach based solely on changes in growth parameters, to deposit thin piezoelectric layers with an inclination angle of 13 ° ± 2 ° under conditions of high pressure (0.8 Pa) and low temperature ( 300 ° C). A thin layer of SiO2 was also introduced to enhance the growth of tilted grains and therefore the columns. The deposited layers have a homogeneous thickness of 75% of a silicon substrate of 3 inches. After determining the optimal parameters leading to growth AlN film with tilted c-axis, we achieved a SAW device and hence demonstrate the ability to excite shear waves in AlN/Si02 /Si SAW structure. The performed device operate at 486.2 MHz corresponding to an acoustic velocity of about 5835m/s and an electromechanical coupling coefficient of 0.014%. The obtained electrical response is very interesting if we take into account the low electromechanical coupling of the structure due to the used substrate

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Mishra, Harshad. "Magnetic field sensor based on micro-structured magnetoelastic surface acoustic waves devices". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0147.

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Au cours des dernières décennies, on a assisté à une croissance considérable dans le domaine des technologies des capteurs magnétiques. Le domaine est passé de simples dispositifs micro-usinés à base de silicium à des microsystèmes intégrés plus complexes combinant des transducteurs de haute performance ainsi que des interfaces sans fil. Cependant, presque tous ces appareils fonctionnent avec un mécanisme complexe tout en étant alimentés simultanément de l'extérieur et coûteux. Il y a donc un besoin profond de développer un capteur magnétique qui surmonte ces défis. Ces travaux de recherche ont porté sur le développement de capteurs à ondes élastiques de surface (SAW) pour la détection des champs magnétiques. La configuration résonateur a été considérée dans cette étude afin de permettre une interrogation sans fil. La première partie de notre travail est consacrée à l’étude de la physique et à l'interaction entre les ondes élastiques et les couches magnétostrictives lorsqu'elles sont soumises à un champ magnétique. Nous avons donc étudié des résonateurs SAW en utilisant le niobate de lithium comme substrat et un empilement multicouches [TbCo2/FeCo] comme électrode et matériau sensible. Nous avons étudié et montré le rôle de l'effet de forme dans le magnétisme résultant de la géométrie de l'électrode. Un banc de mesure expérimental a été mis au point pour démontrer l’utilisation d’un capteur magnétique SAW pour la mesure du courant électrique le long d’une lignes hautes tension. Par la suite, nous avons développé un capteur auto-compensé en température rendant sa fréquence de résonance uniquement sensible à l’intensité du champ magnétique. Ce capteur à structure multicouche utilise la coupe ST du quartz comme substrat avec comme direction de propagation des ondes X+90°C. Cette direction de la coupe ST présente un coefficient de température positif (TCF) qui a été compensé par le les couches de ZnO et du CoFeB qui présentent un TCF négatif. Enfin, en combinant nos connaissances sur les effets de forme magnétiques et sur le comportement des structure SAW multicouche pour développer un dispositif qui non seulement annule les effets de la température sur la fréquence de résonance mais également sur l'anisotropie magnétique. De plus, cette structure présente également la possibilité de réaliser un dispositif multisensoriel puisque dans le même dispositif, plusieurs modes sont générés. En plus du mode compensé en température qui permet de mesurer l’intensité du champ magnétique, un autre peu sensible au champ magnétique, permettra de mesurer la température de l’environnement de fonctionnement
The last few decades have seen tremendous growth in the area of magnetic sensor technologies. The field has grown from simple micro-machined silicon based devices to more complex integrated microsystems combining high performance transducers as well as wireless interfaces. However, almost all of these devices operate with a complex mechanism while simultaneously being externally powered as well as expensive. Thus, there arises a deep need to develop a magnetic sensor that overcomes the challenges. This research work focused on the development of surface acoustic wave (SAW) sensors for the detection of magnetic field. Owing to the possibility of wireless interrogation, SAW devices of the resonator configuration have been considered in this study. The first part of our work aims to address the physics and interaction between the acoustic waves and magnetostrictive layers when subjected to a magnetic field. We investigated SAW resonators using LiNbO3 as the substrate and multi-layered [TbCo2/FeCo] as the electrode and sensitive material. We studied and showed the role of the shape effect in magnetism arising from the electrode geometry. A model experimental set-up was developed to demonstrate an application of the fabricated device as a sensor for detection of current along a cable. Subsequently, we developed a device that is self-compensated for the effects of temperature on the resonance frequency. The multi-layered sensor was based on ST-cut Quartz as the substrate whose positive temperature coefficient of frequency (TCF) was compensated for by the negative TCF of ZnO and CoFeB. Finally, we combine our understandings of the shape effects in magnetism and the multi-layered TCF compensated SAW structure to develop a device that is not only compensated for the effects of temperature on the resonance frequency but also on the magnetic anisotropy. In addition, this structure also presents the possibility of a proof-of-concept multi-sensory device because along with the temperature compensated resonance peak, there exist other resonances which are highly sensitive to any change in the temperature while at the same time immune to magnetic field

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Mengue, M'Owono Prince Warel. "Capteurs à ondes élastiques de déformation, température et champ magnétique directement intégrés sur pièces métalliques : applications en surveillance de santé des structures". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0085.

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Les recherches menées sur le maintien de l'intégrité de structure, encore appelé surveillance de l'état des structures (SHM) permet la mise en œuvre d'une stratégie d'identification des dommages pour les infrastructures d'ingénierie aérospatiale, civile et mécanique. Ces systèmes se constituent généralement d'un réseau de capteurs intelligents qui permettent l'acquisition des données de l'intégralité de la structure. De plus, l'utilisation accrut des objets connectés (IoT) rend ces systèmes plus attractifs dans le marché. Ainsi, il devient important de concevoir des capteurs sensibles à l'environnement extérieur disposant des caractéristiques innovantes et permettant de procéder à la surveillance en continu de la structure. Les dispositifs à onde acoustique de surface disposent d'une large gamme de caractéristique innovante, leur sensibilité aux perturbations extérieures permet de réaliser des mesures des différentes mesurandes (température, pression, déformation, etc.) en continu. En plus, ces dispositifs peuvent être passifs (sans batterie) interrogeable à distance (sans fil) et auto protégés (sans packaging). La réalisation des capteurs SAW conventionnels se fait généralement sur des matériaux piézoélectriques, ce qui entraîne l'utilisation de la colle pour la fixation du capteur sur la pièce sous test. La colle entraîne la mise en place d'un certain nombre de techniques complexes à réaliser, en plus d'une calibration de la structure fixée avant tout types de mesures. L'utilisation de celle-ci a pour effet, dans un premier temps, de générer des erreurs de mesure dues à la relaxation de la colle dans des environnements hostile et variable. Dans un second temps, un retard de mesure des contraints de déformation due qui varie en fonction de l'épaisseur et de l'environnement des mesures. Dans un troisième temps, souvent très rare à observer le décollage du capteur. L'objectif des travaux de cette thèse est donc de développer des capteurs combinant, les dispositifs SAW au système de surveillance de santé de structure pour la mesure de déformation, de température et de champ magnétique intégrés directement sur des pièces métalliques industrielles
Structural integrity research, also called structural health monitoring (SHM), enables the implementation of a damage detection strategy for aerospace, civil, and mechanical infrastructures. These systems typically consist of a network of smart sensors that enable the collection of data across the entire structure. In addition, the increasing use of connected objects (IoT) in the market is making these systems more and more attractive. Therefore, it is important to develop sensors that are responsive to the external environment, have innovative features, and enable continuous monitoring of the structure. Surface acoustic wave devices have a wide range of innovative properties. Their sensitivity to external disturbances allows continuous measurement of the various measurands (temperature, pressure, deformation, etc.). Moreover, these devices can be passive (without battery), remotely interrogatable (wireless) and self-protected (without packaging). The implementation of conventional SAW sensors is usually on piezoelectric materials, which involves the use of adhesive to attach the sensor to the part under test. The adhesive leads to the need to perform a certain number of complex techniques, in addition to a calibration of the structure to be fixed before any type of measurement. This first leads to measurement errors caused by the relaxation of the adhesive in inhospitable and variable environments. In a second step, a delay is caused in the measurement of the deformation stresses, which varies according to the thickness and environment of the measurements. In a third step, sensor lift-off is often very rare. Therefore, the aim of this work is to develop sensors that combine SAW devices with the structural health monitoring system for the measurement of deformation, temperature and magnetic field integrated directly on industrial metal parts

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Dammak, Yosra. "Caractérisation numérique et expérimentale par ultrasons de matériaux à gradient fonctionnel". Thesis, Le Mans, 2016. http://www.theses.fr/2016LEMA1039/document.

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Ce travail porte sur l'étude de structures multicouches à gradient de propriétés (FGM : Functionnally Graded Materials). Ces matériaux sont apparus afin d'obtenir des dépôts aux caractéristiques nouvelles et innovantes. Les FGM sont désormais présents dans divers applications de haute technologie.Un système multicouche à gradient de composition entre le cuivre et le nickel, a fait l'objet d'une étude expérimentale par l'application de la technique des ultrasons laser (LU) couplée à une étude numérique basée sur le formalisme de Stroh et la méthode de la matrice de raideur. Le travail de thèse est organisé autour de quatre chapitres. Le premier chapitre est dédié à l'aspect théorique de la propagation des ondes de surface dans une structure multicouche et à gradient de propriétés. Ainsi, un développement des méthodes numériques pour les matériaux dotés de la piézoélectricité est fourni. Le second chapitre se consacre à l'élaboration des échantillons utilisés dans notre étude et obtenus par pulvérisation cathodique. Le troisième chapitre présente la méthode opto-acoustique utilisée pour caractériser les échantillons réalisés. le dernier chapitre présente les résultats expérimentaux, confrontés aux résultats théoriques, décrivant le comportement dispersif des multicouches submicrométriques
This thesis focuses on the study of multilayered and FGM systems (FGM : Functionnally Graded Materials). The main purpose of this type of materials is to obtain deposits with new and innovative features and to increase the fracture toughness. From now on, FGM have been used in various high technology applications.A multilayer system with a composition gradient of copper and nickel was studied experimentally by the application of the laser ultrasonics (LU) technique which was coupled to a theoretical study based on the ordinary differential equations (ODE) and the Stiffness Matrix Method (SMM). This PhD thesis is organized around four chapters. The first chapter is dedicated to a theoretical study of the propagation behavior of surface acoustic wave (SAW) in a multilayer system with à gradient of properties. Thus, the numerical methods developped for the piezoelectric materials (FGPM) are presented. The second chapter is devoted to describe the setup for making the samples used in this study which were obtained by sputtering technique. The third chapter presents the experimental study dedicated to the measurement of surface wave velocities in many crystal orientations. The last chapter of the manuscript presents experimental results, compared to the theoretical results, describing the dispersive behavior of submicrometer multilayers

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Rozprawy doktorskie na temat „Dispositifs à ondes acoustiques de surface – Matériaux”

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