Ces travaux de recherche se rapportent à l’évaluation des potentialités des transistors à base de graphène ainsi que la mise en évidence des effets dispersifs sur les transistors HEMTs en technologie Nitrure de Gallium. Les principaux résultats issus de ces travaux sont obtenus suite au développement d’un banc de caractérisation spécifique. L’objectif principal pour la caractérisation des transistors en technologie AlGaN/GaN a été de développer des techniques innovantes de caractérisation. Des mesures IV et RF impulsionnelles ont été réalisées afin de caractériser et modéliser les phénomènes de pièges. Cette méthode fournit un moyen efficace d’évaluer les constantes de temps thermiques et de pièges pour la modélisation non linéaire. Ces mesures illustrent ainsi l’impact des effets de pièges sur le comportement dynamique grand signal des transistors GaN. Le second aspect de ces travaux de recherche est axé sur la caractérisation de différents composants à base de graphène afin d’extraire un modèle non linéaire. Des caractérisations DC et HF ont été réalisées. Des structures spécifiques de test ont été fabriquées pour la technique de « de-embedding » permettant l’extraction du modèle non linéaire. La cohérence du modèle électrique a été vérifiée via une comparaison des paramètres S mesurés et simulés. Il est primordial de construire des modèles performants prenant en compte les nouvelles caractéristiques de ces dispositifs dans le but d’établir un lien fort entre les aspects technologiques et systèmes afin d’améliorer les performances HF des transistors à base de graphène. / The aim of this work is to assess the potentialities of Graphene Field Effect Transistors (G-FET) as well as to put in evidence dispersive effects of AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistors (HEMTs). The main experimental results of this study have been obtained through the development of an advanced characterization set-up. The main objective for characterization of AlGaN/GaN HEMTs was to develop innovative characterization techniques such as very short pulses and electrical history measurements. Dedicated time-domain pulsed I-V measurements have been performed in order to characterize and model the time dependent trapping phenomena in such devices. The current collapse (Kink effect) and drain lag are directly related to quiescent and instantaneous bias points as well as thermal effects which play a prominent role. This method provides an efficient way to assess the different thermal and trapping time constants for the nonlinear modeling. The second aspect of this research work was the characterization of several graphene-based devices in order to assess the potentialities of such transistors and to derive a nonlinear device model. DC and high frequency characterization were performed. Specific test structures fabricated for accurate de-embedding at high frequencies along with the nonlinear model extraction were detailed in this work. This electrical model consistency has been checked through the comparison of measured and simulated multi-bias S-parameters. For this new material with outstanding electrical properties and promising capabilities, material and technological process are still subject to intensive research activities to improve high frequency graphene FET performances.

Les travaux présentés dans ce document concernent les mousses à cellules fermées. Deux axes sont développés. Le premier axe de recherche est focalisé sur l'amélioration des performances d'absorption sonore des mousses métalliques à cellules fermées et plus particulièrement des mousses d'aluminium. Les deux principales méthodes post-fabrication sont étudiées par une approche microstructurale. Une approche microstructurale consiste à étudier la géométrie locale afin de prédire les propriétés macroscopiques des matériaux. La première approche consiste à compresser les mousses afin de fracturer les parois des pores. La seconde approche consiste à perforer les mousses. La conclusion est que la méthode des fissurations est plus performante que la méthode des perforations. Cette méthode permet d'obtenir une absorption sonore large bande alors que la méthode des perforations augmente l'absorption de manière sélective. Du fait que l'approche microstructurale a été étendue aux mousses à cellules ouvertes afin de comprendre l'influence des paramètres microstructuraux, l'influence de la taille des étranglements, de la taille des pores et de la forme des sections de ligaments est analysée. Les résultats permettent maintenant de conseiller les manufacturiers de mousses afin de prendre en compte la composante acoustique des mousses dès leur fabrication. C'est une approche préfabrication. Le second axe de recherche concerne les mousses à cellules fermées et à structure souple. L'absence d'effets visqueux permet de modéliser ce type de mousse par un solide élastique équivalent. Il est alors possible d'établir une caractérisation des propriétés élastiques par une méthode inverse acoustique. La méthode permet de déterminer les propriétés élastiques du matériau à partir de simples mesures d'absorption en tube d'impédance. La méthode est développée pour deux conditions de montage. La condition glissante est délicate à assurer mais elle permet de développer une méthode simple. La méthode est ensuite étendue à des échantillons encastrés." Les travaux concernant la caractérisation ont donné lieu à un article et deux actes de conférence (Chevillotte et coll., Chapitre 3, 2007)4,5,6. Le modèle numérique et l'étude des microstructures ont également contribué à des publications et des actes de conférences (Perrot et coll., Annexes E, F et G, 2007--2008) 60,62,63,64.

Ce mémoire de maîtrise présente le développement d'une technologie NMOS utilisée en enseignement au 1er et 2e cycle et comme preuve de concepts en recherche à l'Université de Sherbrooke. Le développement est basé sur la technologie JOPE à 6 masques utilisée en enseignement depuis les années 90. Le but de ce projet est d'optimiser ce procédé pour augmenter la reproductibilité des circuits et la densité d'intégration. Les problèmes de JOPE sont une forte résistivité de couche du polySi, une grande résistivité des contacts aluminium/polySi et aluminium/zone active ainsi qu'une grande fluctuation de la tension de seuil des transistors. Le procédé de fabrication JOPE a été optimisé pour créer JOPE2 afin d'améliorer les propriétés physiques des composantes et atteindre les objectifs fixés. Des circuits ont été fabriqués contenant des structures de caractérisations et des circuits numériques et analogiques conçus avec une règle de longueur de grille minimale de 2 [micro]m. La résistivité du polySi de JOPE2 est diminuée d'un facteur 5 en augmentant la température de déposition de la couche par LPCVD et en ajoutant une implantation ionique dédiée en plus de celle déjà prévue avec le procédé autoaligné pour les sources/drains. De cette façon, la résistivité des contacts aluminium à polySi est diminuée d'un facteur 10. La résistivité des contacts aluminium à zone active est diminuée d'un facteur 20 en augmentant la dose d'implantation ionique des sources/drains. JOPE2, tout comme JOPE, présente une variation importante de la tension de seuil causée par les charges d'interfaces Si/SiO[indice inférieur 2] et la variation de la résistivité du substrat utilisée (1 à 10 [oméga]-cm). Le faible rendement du procédé, évalué à 47 %, est causé par la faible stabilité des contacts, la grande densité de défauts et les limitations en ce qui a trait à l'alignement des masques. Pour faire suite à ce projet, un procédé NMOS à 3 [micro]m est recommandé afin d'augmenter le rendement en diminuant l'impact des défauts, améliorant la stabilité des contacts et en augmentant la qualité de l'alignement. De plus, pour augmenter la stabilité de la tension de seuil il est recommandé d'utiliser des tranches hautes résistivité. Le procédé recommandé devrait permettre de fabriquer des circuits complexes basés sur des transistors NMOS avec un rendement de 80 %.

Les constructeurs aéronautiques sont de plus en plus sensibles aux problèmes liés à la nuisance sonore due aux réacteurs des avions. De nos jours, on utilise les traitements acoustiques, qu'on appellera liners dans la suite du document, comme absorbeurs sonores. Ces absorbeurs sont sélectifs et leur comportement acoustique est non linéaire. Pour remédier à ces faiblesses, les mousses métalliques à porosité ouverte sont de bonnes candidates. On a réalisé une étude de faisabilité sur l'utilisation des mousses métalliques dans les traitements acoustiques (liners) des nacelles de réacteur d'avion. Notre étude a porté sur une mousse à base de Nickel et une autre à base d'acier inoxydable (Inox): le procédé de fabrication étant basé sur le même principe, soit celui breveté par l'Institut des Matériaux Industriels (IMI) du Conseil National de Recherches du Canada (CNRC). À partir de la caractérisation acoustique des mousses seules, on a pu vérifier que les mousses de Nickel ont un potentiel au niveau de l'absorption large bande et de la linéarité de la réponse acoustique en fonction du niveau d'excitation acoustique. Les résultats de simulations des performances acoustiques de concepts de liners intégrant les mousses de Nickel sont bons, surtout au niveau de la masse surfacique ces matériaux peuvent concurrencer les plaques perforées. Par contre, pour les mousses en Inox, il s'avère que leur porosité est en grande partie fermée et qu'elles souffrent d'une hétérogénéité au niveau de la taille et de la distribution des pores : ceci détériore leurs performances acoustiques en tant qu'absorbeur large bande. Toutefois cela ne diminue en rien l'intérêt que peuvent susciter ces matériaux. En effet on s'est aperçu qu'ils sont assimilables, à faible épaisseur, à des plaques perforées au niveau de leur réponse acoustique. L'utilisation de ces mousses à la place des plaques perforées peut être bénéfique surtout au niveau du poids. Au cours de notre étude, on s'est principalement intéressé aux performances acoustiques et à la masse surfacique des mousses. Les résultats obtenus sont bons. Par contre, pour donner une réponse claire quant à leur utilisation éventuelle dans les liners de moteur d'avion, d'autre éléments restent à être considérés, notamment le coût de production, les propriétés mécaniques, la fabrication à grande échelle, la formabilité et l'assemblage.

Un bon dimensionnement d’une fondation superficielle nécessite une bonne caractérisation du sol sur lequel elle reposera. Pour le cas des sols granulaires, les essais de reconnaissances destructifs (SPT, CPT, etc.) impliquent la conversion des profils obtenus du sol exploré en un profil de rigidité afin de pouvoir estimer sa portance. Une telle tâche peut induire des erreurs au niveau de l’estimation étant donné qu’elle nécessite le passage d’un nombre de paramètres (N, qc) n’illustrant pas l’état réel du sol (rigidité) à des paramètres caractérisant sa performance (module élastique, coefficient de Poisson). La caractérisation des sols granulaires en utilisant la vitesse des ondes de cisaillement (non destructive) nous permet de contourner ce problème étant donné qu’elle nous donne directement la variation d’un paramètre intrinsèque au sol (Vs) à partir duquel il est possible d’effectuer le dimensionnement. La disponibilité d’une technique de mesure de vitesses de cisaillement (P-RAT) sur des échantillons de sols au laboratoire géotechnique de l’UdeS, nous a permis de mettre en œuvre l’application de Vs dans l’estimation de la portance des sols granulaires. Au cours de ce mémoire, une procédure servant à estimer le tassement des fondations superficielles reposant sur des dépôts granulaires est présenté. Les paramètres de cisaillement (Vs, G) d’un sable déterminés à l’aide des essais de caractérisation (P-RAT) ont été utilisés pour construire un modèle numérique de fondation. La consistance des résultats numériques du modèle a été confirmée à travers des essais de chargement de plaque. Ce travail montre donc l’importance des paramètres de cisaillement dans la modélisation d’une application fréquente en géotechnique. Il constitue un départ considérable pour la construction de relations constitutives basées sur le paramètre vitesse de cisaillement.

Le SA-160 est un avion monomoteur biplace dont le fuselage est constitué d’un châssis en tubulure d’acier recouvert d’une peau en composites non structurale. Quoi que robuste et fiable, cet assemblage est coûteux à fabriquer et pèse près de 180 lbs (80 kg). Aviatech Services Techniques (AST) désire réduire le poids de la structure de l’appareil ainsi que son coût de fabrication en retirant l’arrière du châssis d’acier pesant à lui seul près de 40 lbs. La conception de la peau en composites a donc été revue dans le cadre de cette recherche, afin qu’elle puisse assurer un rôle structural pouvant compenser le retrait de l’arrière de la structure d’acier. Mis à part les modifications apportées au châssis, les nouvelles caractéristiques géométriques du fuselage sont les suivantes : - Ajout d’un plancher permettant de déposer et fixer les bagages; - Intégration du stabilisateur vertical au fuselage; - Ajout de cloisons internes augmentant la raideur globale du fuselage; - Points de fixation des mécanismes et surfaces de contrôle préservés. La fabrication de la peau de ce nouveau fuselage se fera par infusion au moyen de renforts en fibres de carbone et de verre ainsi qu’une résine d’époxyde pour l’infusion. Les propriétés structurales de ces matériaux ont été caractérisées et ont servi à faire la conception du fuselage au moyen de simulations par éléments finis. Selon ces simulations, le concept final peut résister aux cas de chargement statiques ultimes prescrits par Transport Canada, sans rupture et sans subir de flambage, et ce avec une rigidité similaire à celle du précédent fuselage. Le poids projeté du concept final est 151 lbs ce qui constitue une réduction de 26 lbs en incluant l’économie engendrée par l’intégration du stabilisateur vertical. La nouvelle structure permet donc de réaliser un gain intéressant avec une réduction de poids de 15% par rapport à la structure originale. Cette économie de poids permettra l’augmentation de la charge utile comme de l’essence, des bagages ou d’autres équipements. Une économie substantielle devrait être réalisée lors de la fabrication du châssis puisque le nombre de pièces soudées sera grandement réduit. La fabrication de la peau pourra être faite dans les anciens moules réutilisés mais nécessitera l’utilisation de matériaux avancés plus onéreux tels la fibre de carbone. De plus, la résine thermodurcissable choisie requiert une cuisson de 16 heures à 80°C ce qui augmentera la cadence de production par rapport à la cuisson à température ambiante. Ce procédé nécessitera toutefois l’acquisition d’un four de dimensions imposantes pour réaliser cette cuisson. Ce mémoire présente la démarche ayant mené à l’obtention du nouveau concept de fuselage pour le SA-160. Les résultats de cette recherche permettront à Aviatech d’effectuer a fabrication et la certification de cette nouvelle structure en vue de sa mise en production.

Ce travail porte sur le développement d'un procédé de fabrication de transistor monoélectronique {single-electron transistor, SET). II dresse un portrait de l'état de l’art actuel et met en lumière un manque dramatique de marge d'opération dans le fonctionnement de ces dispositifs. Cette problématique est présentée comme une des limites majeures aux espoirs de développement commercial de cette technologie. La thèse propose d'aller chercher la marge de manoeuvre manquante par un procédé de fabrication qui exploite le contrôle des dimensions verticales des dispositifs. Les résultats montreront que si les approches actuelles 2D semblent avoir atteint leurs limites physiques, l'approche 3D permet d'accéder à des températures d'opération encore insoupçonnées jusqu'à présent. L'impact est important, puisqu'une analyse de la thèse conclura que, même en tenant compte des pires fluctuations du procédé de fabrication, les SETs issus du concept 3D conservent une marge d'opération appréciable. La gamme de température d'opération obtenue est semblable aux transistors à effet de champ conventionnels (field effect transistor, FET) et on peut penser qu'il serait ainsi possible d'utiliser les deux technologies simultanément sur un même substrat afin de créer de nouvelles fonctionnalités issues de cette technologie hybride SET/FET.

La prédiction du bruit intérieur d’un habitacle typique d’un avion nécessite la modélisation vibroacoustique de l’ensemble fuselage et la compréhension des mécanismes gouvernant la transmission acoustique à travers ces structures. Ce projet a pour objectifs de développer et mettre en place un modèle hybride expérimentale-numérique rapide et précis permettant de prédire la transmission acoustique à travers ces structures soumises à des excitations aériennes et solidiennes. Le but est d’élucider les mécanismes de transmission acoustique afin de réduire la transmission solidienne de vibrations mécaniques ainsi que diminuer la transmission acoustique du bruit dans la cabine. À ce propos, une double-parois représentative d’avion est modélisée par la méthode de l’analyse statistique énergétique (SEA). Le modèle utilisé est basé sur la connaissance des différents indicateurs vibroacoustique; spécifiquement le nombre d'onde, la densité modale, le facteur de perte par amortissement, le facteur de perte par couplage et l’efficacité par rayonnement. La tâche est rendue davantage difficile par les complexités mécaniques et physiques mises en jeu. Une première partie porte sur la caractérisation expérimentale du facteur de perte par amortissement des structures sandwich composites. Une nouvelle méthode expérimentale de mesure de l’amortissement dénommée IWM (Inverse Wave Method) est mise en place. Elle se base sur la mesure du nombre d’ondes complexe. Il ressort que la méthode développée présente plus de stabilité dans les résultats obtenus tant numériques qu’expérimentaux. La deuxième partie de cette étude est totalement dédiée à l’efficacité de rayonnement. La mesure de l’efficacité de rayonnement est étudiée par une approche énergétique statistique des structures suspendues en libre libre et non bafflée dans une chambre réverbérante. La mesure est validée sur une large bande de fréquences pour plusieurs types de constructions. La troisième partie porte sur une validation expérimentale détaillée d'un modèle sandwich (General Laminate Model). À partir des propriétés mécaniques des structures aéronautiques étudiées, le modèle sandwich permet de prédire leurs comportements vibroacoustique. La précision de ce modèle est étudiée sur une large bande de fréquences. Enfin, la transmission acoustique d’une double paroi avec des connexions structurales entre les deux panneaux est étudiée. Les voies de transmission dominantes sont identifiées dans la gamme de fréquences entre 100 Hz et 10 kHz pour des doubles parois sous champ diffus. La transmission non-résonante est plus importante en basses fréquences alors que les parties structurale et aérienne dominent respectivement en moyennes et hautes fréquences. Une validation avec des résultats expérimentaux montre que le modèle est capable de prédire les changements au niveau de la transmission, causés par les différents couplages structuraux (couplage rigide, couplage souple). L’objectif final étant évidemment de réduire le niveau de bruit dans la cabine.

Résumé: Tel que le notent si bien Oliver et al. (1990), la plupart des méthodes d’interpolation classiques sont basées sur les modèles des méthodes numériques différents des modèles probabilistes de variation spatiale. Les distributions des variables des données spatiales se comportent plus comme des variables aléatoires et la théorie des variables régionalisées comporte un ensemble de méthodes stochastiques pour les analyser. Le krigeage et le cokrigeage, basés sur cette théorie, expriment les variations spatiales de variables en termes de variogrammes et ils minimisent les erreurs de prédiction qui sont elles-mêmes estimées. Appliquées aux données des variables pédologiques des champs de la Station de recherches de Lennoxville, les méthodes ou techniques d’interpolation de la géostatistique: les krigeages et cokrigeages ordinaires, universels et par bloc, ainsi dénommées, sont explorées et comparées en vue d’en identifier la méthode appropriée intégrable dans un système d’information géographique, pour obtenir l’optimum de la modélisation, la présentation et celui de l’analyse spatiale. Les valeurs krigées et cokrigées des techniques choisies sont obtenues à l’aide de l’algorithme Cokri (Marcotte, 1991, 1993) et sont comparées aux valeurs initiales dont elles en sont les estimations. Des tests de similarité appliqués à ces données et résultats attestent la similarité de leurs distributions respectives. En d’autres termes, les types de krigeage et de cokrigeage examinés bénéficient de la même homogénéité des données qui est vérifiée par des outils de comparaison visuels et des traitements géostatistiques. De plus l’utilisation de ces méthodes donne des erreurs minimes proches de la réalité. Ainsi, selon la nature spécifique des données spatiales, en l’occurence les données homogènes sans structure spatiale particulière cachée, un estimateur linéaire simple ou la moyenne arithmétique de ces données, suffit pour représenter les variables étudiées.||Abstract: As Oliver et al. (1990) pointed it out so well, most of iraditional methods of interpolation are based on numerical method models as distinct from stochastic models of spatial variation. Spatially distributed data behave more like random variables, however, and regionalized variable theory provides a set of stochastic methods for analyzing them. Kriging and cokriging, based on that theory, depend on expressing spatial variation of the property in terms of variograms, and they minimize the prediction erros which are themselves estimated. Used on pedological parameters data, oridinary, universai and block krigings and cokrigings, geostatistical interpolation methods or techniques, are expiored and compared in order to identify the appropriate method which can be integrated into a Geographic Information System to provide optimum modelting, presentation and spatial analysis. Kriged and cokriged values are obtained by Cokri algorithm (Marcotte, 1991, 1993), and are compared to estimated initial data. Similarity tests applied to these data and values show that their respective distributions are similar. In othe words, the examined kriging and cokriging types perfom equally well. They ail take advantage of the data homogeneity, verified by visual comparison and geostatiatical tools or techniques, for providing doser minimum error terms. Thus, according to the special nature of spatial data, namely the homogeneous ones without a hiden particular spatial structure, a simple linear estimator, such as the data arithmetical mean, is sufficient for representing die variables under consideration.

En télédétection, les cartes de contours peuvent servir, entre autres choses, à la restitution géométrique, à la recherche d'éléments linéaires, ainsi qu'à la segmentation. La création de ces cartes est faite relativement tôt dans la chaîne de traitements d'une image. Pour assurer la qualité des opérations subséquentes, il faut veiller à obtenir une carte de contours précise. Notre problématique est de savoir s'il est possible de diminuer la perte de temps liée au choix d'algorithme et de paramètre en corrigeant automatiquement la carte de contours. Nous concentrerons donc nos efforts sur le développement d'une méthode de détection/restauration de contours adaptative. Notre méthode s'inspire d'une technique de prédiction des performances d'algorithmes de bas niveau. Elle consiste à intégrer un traitement par réseau de neurones à une méthode"classique" de détection de contours. Plus précisément, nous proposons de combiner la carte de performances avec la carte de gradient pour permettre des décisions plus exactes. La présente étude a permis de développer un logiciel comprenant un réseau de neurones entraîné pour prédire la présence de contours. Ce réseau de neurones permet d'améliorer les décisions de détecteurs de contours, en réduisant le nombre de pixels de fausses alarmes et de contours manqués. La première étape de ce travail consiste en une méthode d'évaluation de performance pour les cartes de contours. Une fois ce choix effectué, il devient possible de comparer les cartes entre elles. Il est donc plus aisé de déterminer, pour chaque image, la meilleure détection de contours. La revue de la littérature réalisée simultanément a permis de faire un choix d'un groupe d'indicateurs prometteurs pour la restauration de contours. Ces derniers ont servi à la calibration et à l'entrainement d'un réseau de neurones pour modéliser les contours. Par la suite, l'information fournie par ce réseau a été combinée par multiplication arithmétique avec les cartes d'amplitudes de détecteurs"classiques" afin de fournir de nouvelles cartes d'amplitude du gradient. Le seuillage de ces contours donne des cartes de contours"optimisées". Sur les images aéroportées du jeu de données South Florida, la médiane des mesures-F de la pour l'algorithme de Sobel passe de 51,3 % avant la fusion à 56,4 % après. La médiane des mesures-F pour l'algorithme de Kirsch amélioré est de 56,3 % et celle de Frei-Chen amélioré est de 56,3 %. Pour l'algorithme de Sobel avec seuillage adaptatif, la mesure-F médiane est de 52,3 % avant fusion et de 57,2 % après fusion.En guise de comparaison, la mesure-F médiane pour le détecteur de Moon, mathématiquement optimal pour contours de type"rampe", est de 53,3 % et celle de l'algorithme de Canny, est de 61,1 %. L'applicabilité de notre algorithme se limite aux images qui, après filtrage, ont un rapport signal sur bruit supérieur ou égal à 20. Sur les photos au sol du jeu de données de South Florida, les résultats sont comparables à ceux obtenus sur les images aéroportées. Par contre, sur le jeu de données de Berkeley, les résultats n'ont pas été concluants. Sur une imagette IKONOS du campus de l'Université de Sherbrooke, pour l'algorithme de Sobel, la mesure-F est de 45,7 % «0,9 % avant la fusion et de 50,8 % après. Sur une imagette IKONOS de l'Agence Spatiale Canadienne, pour l'algorithme de Sobel avec seuillage adaptatif, la mesure-F est de 35,4 % «0,9 % avant la fusion et de 42,2 % après. Sur cette même image, l'algorithme de Argyle (Canny sans post-traitement) a une mesure-F de 35,1 % «0,9 % avant fusion et de 39,5 % après. Nos travaux ont permis d'améliorer la banque d'indicateurs de Chalmond, rendant possible le prétraitement avant le seuillage de la carte de gradient. À chaque étape, nous proposons un choix de paramètres permettant d'utiliser efficacement la méthode proposée. Les contours corrigés sont plus fins, plus complets et mieux localisés que les contours originaux. Une étude de sensibilité a été effectuée et permet de mieux comprendre la contribution de chaque indicateur. L'efficacité de l'outil développé est comparable à celle d'autres méthodes de détection de contours et en fait un choix intéressant pour la détection de contours. Les différences de qualité observées entre notre méthode et celle de Canny semble être dues à l'utilisation, ou non, de post-traitements. Grâce au logiciel développé, il est possible de réutiliser la méthodologie; cette dernière a permis d'opérationnaliser la méthode proposée. La possibilité de réutiliser le filtre, sans réentrainement est intéressante. La simplicité du paramétrage lors de l'utilisation est aussi un avantage. Ces deux facteurs répondent à un besoin de réduire le temps d'utilisation du logiciel.