Les techniques d'analyses médicales nécessitent le développement, à faible coût, de capteurs chimiques fiables. Dans ce contexte, les transistors chimiques à effet de champ CHEMFETs offrent des solutions innovantes à condition d'optimiser l'interface entre microtechnologies et biotechnologies. Au cours de cette thèse, nous nous sommes attachés à développer des techniques permettant de coupler espèces biologiques et silicium. Deux approches ont été étudiées, toutes les deux basées sur l'utilisation des polymères. La première approche a été centrée sur le développement des techniques d'encapsulation et de création de micro-volumes. Pour cela, des micro-cuves d'analyse ont été réalisées d'abord en plexiglas® puis en PDMS. Après l'optimisation des caractéristiques géométriques, le suivi de lactivité bactérienne a été effectué grâce au suivi du pH de la solution à l'aide de pH-ISFETs. Nous avons ainsi démontré la possibilité de détecter l'activité bactérienne dans le cas de Lactobacillus Acidophilus et commencé à déterminer la « signature » biologique de cette bactérie. La deuxième approche a été consacrée à l'adaptation des CHEMFETs à la détection enzymatique. Pour cela, nous avons envisagé d'utiliser un polymère en tant que matrice de support d'un élément biologique. L'utilisation des techniques de photolithographie a ainsi permis la fabrication collective de couches enzymatiques en PVA en vue d'une détection biochimique. Après avoir appliqué le protocole de dépôt mis au point à l'uréase, nous avons caractérisé l'évolution de l'activité enzymatique des membranes ainsi réalisées. Ensuite, nous avons validé ce procédé par la fabrication de microcapteurs chimiques de type ENFET et nous avons détecté des taux d'urée par le suivi des variations du pH au sein de solutions de différentes concentrations.

La fibre optique constitue une alternative sérieuse au câblage coaxial classique pour de nombreuses applications analogiques. En effet, outre son diamètre et sa masse beaucoup plus faible, elle ne perturbe pas les dispositifs électriques et elle assure une excellente isolation du signal véhiculé. Dans le cadre de notre étude, l'application principalement visée est la distribution par fibre optique de signaux de référence de fréquence dans les différents sous systèmes d'un satellite de télécommunications. D'autres applications possibles sont l'alimentation et le contrôle d'une antenne sol et l'accès aux divers éléments d'une antenne active. Toutefois, la liaison optique doit respecter certaines contraintes vis à vis de la qualité du signal véhiculé, en particulier en termes de bruit. Le travail présenté dans ce mémoire traite de l'optimisation en bruit de phase de liaisons optiques destinées à la diffusion d'un signal de référence de fréquence. Le problème de l'émetteur (le laser) est présenté, mais c'est surtout au niveau du récepteur que des concepts originaux ont été développés. En particulier l'approche photo-oscillateur, c'est à dire un oscillateur synchronisé par l'onde optique modulée, a été utilisée pour réaliser différents récepteurs à des fréquences de 10 MHz, 874.2 MHz et 3.5 GHz. L'intérêt de cette approche réside dans le filtrage naturel du bruit de phase loin de la porteuse et dans la puissance de sortie constante délivrée par le photo-oscillateur. Dans le cas de l'application à 10 MHz il s'agissait de transmettre des signaux d'oscillateurs ultra-stables en conservant au mieux leurs caractéristiques spectrales. Les autres applications (à 874.2 MHz et 3.5 GHz) étaient moins critiques vis à vis de la pureté spectrale. Elles ont permis de tester les approches, et les composants les plus appropriés pour leur mise en Suvre.

Cette thèse traite du problème de la tenue en tension des composants de puissance, discrets ou intégrés. Elle concerne l'étude des techniques de garde de jonctions qui permettent d'obtenir une efficacité de protection maximale, c'est-à-dire d'approcher au mieux la tenue en tension de la jonction idéale plane. Nous étudions le fonctionnement et les règles de conception de deux techniques de linéarisation de potentiel : les anneaux diffusés polarisés et la spirale de SIPOS. Le travail réalisé ici comporte les points-clés suivants :<br />- compréhension et analyse du fonctionnement statique et dynamique,<br />- détermination des règles de conception : évaluation des paramètres critiques pour des tenues en tension de 1000V. Les paramètres importants de cette étude sont : la surface occupée, la complexité technologique de réalisation, la sensibilité à la technologie (les charges dans l'oxyde),<br />- réalisations de structures tests sur silicium. Les principaux résultats obtenus sont les suivants : réalisations de diodes de calibre 600 à 1200 V, efficacité de protection de 95 % (anneaux polarisés et SIPOS spirale), insensibilité aux charges d'interface, robustesse vis-à-vis des tolérances de la technologie, grande tolérance sur les règles de dessin.

La technologie a aujourd'hui atteint une maturité suffisante pour garantir la réalisation de MEMS avec un rendement de fabrication proche de 100%. Dés lors, on peut sereinement envisager l'intégration à haute densité de micro actionneurs ou de détecteurs pour de nouvelles fonctionnalités. Le travail présenté porte sur la mise en place de systèmes d'adressage matriciel pour des actionneurs thermiques, ainsi que sur la réalisation de source de chaleur à profil de température ajustable, voire configurable. Dans un premier temps, nous effectuerons un tour d'horizon des applications utilisant des micro sources de chaleur. Ceci afin de spécifier les caractéristiques propres à chaque type d'application. Une solution générique au problème d'adressage de source de chaleur sera alors proposée, basée sur des éléments à seuils symétriques en polysilicium. La mise au point de cette solution, impliquant un contrôle du dopage du polysilicium par implantation, sera détaillée. Ensuite nous présenterons les deux projets ayant permis de valider l'utilisation de ce système d'adressage : le projet MicroPyros visant à la réalisation d'une matrice de micro actionneurs pyrotechniques, ainsi qu'un projet visant la réalisation d'une matrice de micro éjecteurs. Pour chacun des deux cas, des études ont été menées, conduisant à des réalisations au sein de la centrale technologique du LAAS CNRS. Les différentes matrices réalisées ont ensuite été testées et validées. Enfin, nous présenterons les résultats du dernier run technologique, visant à permettre la comparaison des réalisations suspendues, sur membranes et sur silicium, ainsi qu'à explorer de nouvelles fonctionnalités basées sur les éléments à seuils symétriques en polysilicium.

Ce mémoire présente une synthèse de nos activités de recherche menées dans le domaine de la caractérisation et de la modélisation du bruit de fond dans les composants actifs aux fréquences micro-ondes. La première partie est consacrée à la mesure des paramètres de bruit et décrit les moyens expérimentaux mis en place au laboratoire jusqu'en bande K. La précision des méthodes d'extraction de ces paramètres, l'instrumentation utilisée et les principes de mesure sont abordés, ainsi que les différents développements effectués, que ce soit pour la mesure de bruit à basse température, ou encore celle dans des gammes de fréquences plus basses (bandes L et S, VHF). La deuxième partie décrit la modélisation du bruit de fond effectuée dans les composants actifs hyperfréquences. Les techniques d'obtention des schémas équivalents en petit signal ainsi que la modélisation des sources de bruit des transistors à effet de champ et des transistors bipolaires à hétérojonction sont décrites. L'analyse physique du comportement en bruit des composants à basse température ou lorsqu'ils sont soumis à un éclairement est également abordée au cours de cette partie

La demande d'accroissement des capacités des réseaux de transmission de données a fait naître un besoin en composants tout optique. Le principal objectif de cette thèse a été de mettre au point une nouvelle architecture de micro-miroir et d'en faire l'évaluation de ses performances. Celle-ci était destinée à être implantée dans des multiplexeurs-démultiplexeurs en longueurs d'ondes ou dans des routeurs optiques. Deux approches comparatives ont été menées, une analytique et une par simulation. Elles ont permis la réalisation puis la caractérisation de micro-miroirs qui sont aujourd'hui commercialisables. Pour des raisons de miniaturisation, nous nous sommes intéressé aux alimentations intégrées spécifiques nécessaires à ce type d'application. Après un état de l'art des solutions existantes pour en déduire des solutions compatibles en taille avec notre application, nous présentons notre contribution à l'avancement des travaux permettant l'obtention d'éléments passifs de stockage.

Les microtechnologies permettent aujourd'hui de réaliser différents types de capteurs dont un domaine d'application émergeant est la caractérisation électrique et mécanique des cellules biologiques pour la détection précoce de pathologies. <br /><br />Dans ce contexte, le but du travail présenté est de proposer un capteur de force dont l'axe sensible se trouve dans le plan, et dont l'information de sortie soit une grandeur électrique. Les structures conçues mettent ainsi à profit l'effet piezo-résistif au sein de jauges en silicium, dont l'architecture a été spécialement mise au point pour obtenir des sensibilités de l'ordre de 10 N-1 sur cet axe.<br /><br />La modélisation et l'optimisation des performances ont conduit à la fabrication de jauges d'architecture compacte et originale réalisées sur deux niveaux de polysilicium implanté de bore, et encapsulé dans trois couches de nitrure peu contraint, le tout implémenté sur une couche de SOI. Le procédé de fabrication a été spécialement mis au point. Par ailleurs, l'influence de l'erreur d'alignement entre la jauge et la poutre d'épreuve a été étudiée et vérifiée lors des tests.<br /><br />Les sensibilités obtenues avec des jauges de 170 ?m de long et 6,5 ?m de large sont de l'ordre de 30.10-6 ?N-1. Les applications mettant en œuvre ce type de dispositif sont nombreuses et les performances, comparables aux leviers AFM, font de cette configuration de jauge une structure à fort potentiel pour être utilisée pour d'autres applications.

Le sujet de cette thèse se situe dans le contexte de l'électronique organique à base de polymères conjugués. Nous avons choisi la famille des polyfluorènes principalement en raison de leur émission dans le bleu, leur bon rendement quantique ainsi que pour la facilité avec laquelle on peut modifier leurs propriétés en greffant différents groupements fonctionnels sur la structure de base du fluorène. L'originalité des recherches effectuées au laboratoire concerne la structure des dispositifs électroluminescents (cellules électrochimiques électroluminescentes ou OLEC) que nous réalisons. Leur principe de fonctionnement repose sur l'utilisation de liquides ioniques ajoutés directement au polymère conjugué sans l'intervention d'un polymère conducteur ionique. Le travail réalisé au cours de cette thèse a principalement consisté à tenter d'améliorer les performances du polyfluorène par l'utilisation de groupements fonctionnels permettant d'augmenter la compatibilité polymère / liquide ionique. Dans cette optique, nous avons mis en œuvre l'utilisation d'un outil de caractérisation particulièrement adapté à nos échantillons : la microscopie à force atomique en mode EFM ou KFM. Cela nous a permis de visualiser précisément la séparation de phase entre le polymère et le liquide ionique. Nous avons ainsi pu montrer que le courant dans un dispositif était grossièrement proportionnel à l'interface polymère / liquide ionique. Nous avons alors proposé une hypothèse expliquant le mode de vieillissement des OLEC. L'amélioration du mélange, c'est-à-dire la maximisation de l'interface polymère / liquide ionique devrait ainsi permettre d'améliorer la durée de vie des dispositifs. L'utilisation de groupements PEO et cyano greffés sur le polyfluorène semble une voie à explorer. Enfin, nous avons décrit le comportement particulier du mélange polyfluorène cyano – THA-TFSI dont la morphologie évolue suivant les conditions de température et de pression.

Les travaux de thèse, ont porté sur la conception et la réalisation d'un micro-initiateur sécurisé sur silicium. Le système intègre outre la fonction initiation, plusieurs fonctions sécuritaires répondant aux besoins militaires : armement, désarmement et stérilisation. Le système est initialement sécurisé par la mise en cours circuit des deux contacts de l'initiateur. L'initiateur consiste en un élément chauffant sur membrane diélectrique permettant d'initier des charges pyrotechniques avec 150mW. Les différentes fonctions sécuritaires sont assurées par des interrupteurs monocoups pyrotechniques que nous avons développés : - L'interrupteur ON-OFF consiste à sectionner une piste qui traverse un micro-actionneur pyrotechnique. Il nécessite une puissance minimale de 150mW pour réaliser la commutation et des temps de commutation de 25ms ont été obtenus pour 500mW. - L'interrupteur OFF-ON consiste à réaliser une micro-brasure commandable entre deux pistes à connecter. Il nécessite une puissance minimale de 200mW pour commuter et le temps minimum de commutation obtenu est 320ms avec 400mW. Ces interrupteurs sont bistables, présentent l'avantage d'avoir une très bonne isolation électrique dans l'état OFF et une très bonne conduction dans l'état ON. Leur caractère monocoup les rend particulièrement adaptés aux applications sécuritaires. Un démonstrateur du système appelé Pyrosecure a été réalisé. La fabrication utilise des techniques classiques de microtechnologies et nécessite seulement 4 masques, ce qui en fait un système peu coûteux, facilement réalisable et compatible avec les circuits microélectroniques.

Du fait de sa robustesse et de son faible coût, la machine synchro-réluctante (MSR) constitue une alternative intéressante à la machine asynchrone. A pertes égales, une MSR bien optimisée offre un couple et par suite un rendement plus élevés. Ainsi, la MSR est très compétitive pour les applications à haute vitesse, à forte puissance ou à haute température. Cette thèse se propose d'optimiser les machines synchro-réluctantes à rotor massif et avec barrières de flux pour produire le maximum de couple avec un facteur de puissance le plus élevé possible. Pour cela, une modélisation originale utilisant des réseaux de perméances non linéaires a été mise au point pour les deux types de MSR. Les modèles proposés sont significativement plus rapides et aussi précis que les modèles par éléments finis. De plus, la réalisation d'un prototype à barrières de flux a permis de les valider expérimentalement.