MEMS
Les dispositifs MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sont aujourd’hui présents dans un très grand nombre de domaines applicatifs (médical, géolocalisation, automobile, aéronautique, …) en tant que système actifs ou passifs (émetteurs d’ondes, capteurs, filtres…). La fabrication de ces dispositifs requiert des moyens très spécifiques d’élaboration et de structuration à l’échelle micrométrique qui conditionnent en grande partie le choix du matériau utilisé aux moyens technologiques requis pour réaliser les parties actives du dispositif (leviers, membranes, ponts…). Le développement des dispositifs MEMS s’est fait, en grande partie, en adoptant les standards de la technologie des composants de la microélectronique. Ainsi, la plupart des dispositifs MEMS actuellement commercialisés (ceux du domaine civil du moins) sont réalisés dans des matériaux compatibles avec la filière CMOS: Silicium, nitrure de silicium, oxyde de silicium,… Néanmoins, ces matériaux présentent des limitations physiques, pour leur utilisation dans certains milieux dits hostiles notamment. Ces milieux sont, pour certains stratégiques (nucléaire et problématique du stockage des déchets radioactifs, aéronautique et problématique du contrôle des écoulements sur les aéronefs) et portent un enjeu de souveraineté nationale et/ou européenne. Du fait de leurs propriétés physiques (grand TCR, inertie chimique et en milieu radiatifs…), les semiconducteurs à large bande interdite (SiC, diamant, GaN…) sont aujourd’hui des candidats très prometteurs pour dépasser les limitations des matériaux actuellement utilisés.
Le CRHEA a débuté il y a déjà plusieurs années le développement de structures à base de SiC et de GaN afin de démontrer le potentiel de ces matériaux pour la réalisation de MEMS pouvant opérer en environnement sévères. Il a ainsi pu être mis en évidence l’efficacité du SiC pour réaliser des CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer),[1] mais aussi des micro-cantilevers pour détecter des très faibles concentrations d’hydrogène, inférieure à 0.5%.[2]
Le CRHEA a déjà été partenaire de plusieurs projets sur la thématique des capteurs MEMS (MEMSGaN, NEMSGaN, H2MEMS) et il est aujourd’hui engagé comme fournisseur d’hétérostructures de ces mêmes matériaux dans le cadre du projet ANR MIGNON et du projet ciblé RESISTE du PEPR Electronique. En se plaçant dans une position clé de fournisseur de la brique de base de ce programme structurant au niveau national, l’équipe fait valoir un savoir-faire reconnu et entend le pérenniser.
- [1] - Designing SiC Based CMUT Structures: An Original Approach and Related Material Issues
Materials Science Forum Vol. 1062, 94 (2022) – https://doi.org/10.4028/p-00832x - [2] - A New Approach in the Field of Hydrogen Gas Sensing Using MEMS Based 3C-SiC Microcantilevers
Materials Science Forum Vol. 1062, 593 (2022) – https://doi.org/10.4028/p-m048qs
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