O objetivo desse trabalho foi avaliar a expressão de genes envolvidos no transporte de monocarboxilatos (Mct1, Mct2, Mct3 e Mct4) e de genes específicos da oogênese (Bmp15, Gdf9 e Has2) em complexos cumulus-oócito (CCOs) selecionados pelo teste BCB. Após seleção morfológica com base no grau de compactação das células do cumulus (CCs) e no grau de homogeneidade do citoplasma, os CCOs foram corados com 26 μM BCB (azul cresil brilhante) por 90 min e divididos em dois grupos: BCB+, que apresentavam o ooplasma corado de azul, e BCB-, com ooplasma não corado. Foram utilizados dois grupos controles não expostos ao BCB: o grupo holding foi submetido às mesmas condições que os grupos corados e o outro grupo controle foi diretamente submetido à maturação in vitro (MIV), após a seleção morfológica dos CCOs. A expressão gênica relativa foi determinada por RT-PCR em CCOs coletados antes e ao final da maturação. A expressão também foi avaliada, separadamente, em oócitos desnudos (ODs) e células do cumulus (CCs) antes e após a maturação. A análise dos transcritos demonstrou que houve aumento significativo (p < 0,05) na expressão relativa de Gdf9 e Bmp15 nos grupos BCB+, BCB- e holding antes da MIV, enquanto Has2 teve aumento significativo (p < 0,01) após a MIV apenas no grupo controle. Os outros genes analisados (Mct1, Mct2 e Mct4) mantiveram-se estáveis durante a maturação. O aumento na abundância relativa de alguns transcritos durante a MIV pode ser atribuído as condições de incubações durante o teste BCB. Nossos resultados demonstraram, pela primeira vez, a expressão de Mct1, 2 e 4 em CCOs bovinos. Enquanto o mRNA de Mct1 e Mct4 estava presente em ODs e em CC, o Mct2 foi detectado somente em CCs. Não detectamos a expressão de transcritos de Mct3 em CCOs. As diferenças na expressão dessas três isoformas sugerem um papel único para esses transportadores durante a maturação. / The aim of this study was to determine the relative expression of genes involved in transport of monocarboxylates (Mct1, Mct2, Mct3 e Mct4) and oogenesis specific genes (Bmp15, Gdf9 and Has2) in immature and mature bovine cumulus-oocyte complexes (COC) after selection by BCB. Immature COCs underwent morphological selection and were stained with 26 mM BCB for 90 min. Based on ooplasm staining, oocytes were distributed in two groups BCB+ (blue color) and BCB- (non-stained). The holding control group was exposed to the same incubation conditions as stained COCs, but without BCB. Control group was submitted to in vitro maturation (IVM) immediately after morphological selection. mRNA expression was investigated by RT-PCR in COCs before and after IVM. No relationship was observed in the relative expression of Has2, Gdf9, Bmp15 or Mct1, 2 and 4 transcripts between BCB- and BCB+ COCs. Transcripts analysis showed that Gdf9 and Bmp15 in BCB+, BCB- and holding groups were upregulated (p < 0.05) before IVM, while Has2 was up-regulated (p < 0.01) after IVM in the control group. Others genes remained stable during maturation (Mct1, 2 and 4). The increase in relative abundance of some transcripts during IVM may be attributed to incubation conditions during the BCB test. Our results showed, for the first time, Mct1, 2 and 4 expression in bovine COCs. Mct1 and Mct4 transcripts were present in denuded oocytes and cumulus cell, while Mct2 was detected only in cumulus cells. These differences between the three isoforms in localization suggest unique roles for each in monocarboxylate transport during maturation.

Radio-frequency microelectromechanical systems (RF~MEMS) are highly miniaturized devices intended to switch, modulate, filter or tune electrical signals from DC to microwave frequencies. The micromachining techniques used to fabricate these components are based on the standard clean-room manufacturing processes for high-volume integrated semiconductor circuits. RF~MEMS switches are characterized by their high isolation, low insertion loss, large bandwidth and by their unparalleled signal linearity. They are relatively simple to control, are very small and have almost zero power consumption. Despite these benefits, RF~MEMS switches are not yet seen in commercial products because of reliability issues, limits in signal power handling and questions in packaging and integration. Also, the actuation voltages are typically too high for electronics applications and require additional drive circuitry. This thesis presents a novel MEMS switch concept based on an S-shaped film actuator, which consists of a thin and flexible membrane rolling between a top and a bottom electrode. The special design makes it possible to have high RF isolation due to the large contact distance in the off-state, while maintaining low operation voltages due to the zipper-like movement of the electrostatic dual-actuator. The switch comprises two separately fabricated parts which allows simple integration even with RF circuits incompatible with certain MEMS fabrication processes. The two parts are assembled by chip or wafer bonding which results in an encapsulated, ready-to-dice package. The thesis discusses the concept of the switch and reports on the successful fabrication and evaluation of prototype devices. Furthermore, this thesis presents research results in wafer-level packaging of (RF) MEMS devices by full-wafer bonding with an adhesive intermediate layer, which is structured before bonding to create defined cavities for housing MEMS devices. This technique has the advantage of simple, robust and low temperature fabrication, and is highly tolerant to surface non-uniformities and particles in the bonding interface. It allows cavities with a height of up to many tens of micrometers to be created directly in the bonding interface. In contrast to conventional wafer-level packaging methods with individual chip-capping, the encapsulation is done using a single wafer-bonding step. The thesis investigates the process parameters for patterned adhesive wafer bonding with benzocyclobutene, describes the fabrication of glass lid packages based on this technique, and introduces a method to create through-wafer electrical interconnections in glass substrates by a two-step etch technique, involving powder-blasting and chemical etching. Also, it discusses a technique of improving the hermetic properties of adhesive bonded structures by additional passivation layers. Finally, it presents a method to substantially improve the bond strength of patterned adhesive bonding by using the solid/liquid phase combination of a patterned polymer layer with a contact-printed thin adhesive film. / QC 20100617

Les travaux menés dans le cadre de cette thèse proposent de tirer profit des nouvelles technologies disponibles pour répondre aux besoins de la montée en fréquence et de la miniaturisation des systèmes de communication tout en améliorant le niveau des performances. Les études se sont axées vers la conception d'une structure à mélangeur de réjection de fréquence image permettant de relâcher les contraintes sur les structures critiques de filtrage amont. L'intégration des parties actives et passives de ce système, a ainsi été menée avec comme objectifs de tirer au maximum partie des potentialités de chaque technologie, de proposer des solutions techniques pour palier aux inconvénients de chaque technologie, et d'optimiser l'architecture globale en partitionnant le système suivant les contraintes technologiques et/ou techniques. La première partie des travaux a ainsi porté sur le développement en bande K d'une nouvelle topologie de mélangeur à base de transistors à hétérojonction Si-SiGe à linéarité améliorée. Se basant sur une compréhension des phénomènes intrinsèques du circuit, des topologies modifiées ont de plus été proposés afin de repousser l'ensemble des performances atteignables sur cette technologie. La seconde partie des travaux concerne la conception de coupleurs passifs, toujours en bande K, avec pour objectif la miniaturisation maximale de ces fonctions. Une méthodologie de conception a, dans ce cadre, été développée et validée par une intégration sur une technologie spécifiquement développée au LAAS-CNRS et compatible avec une future intégration avec les circuits actifs. Nous avons ainsi obtenu des performances optimales (à l'état de l'art) avec un gain d'intégration d'un facteur 2. Enfin, en amont et en aval de ces travaux, une étude sur l'architecture globale du système de mélangeur à réjection de fréquence image a été conduite, et sans cesse raffinée, afin de partitionner les contraintes de performances entre les différents blocs et de vérifier l'obte ntion des performances.

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Die Ionenmobilitätsspektrometrie ermöglicht eine selektive Detektion von niedrigkonzentrierten Gasen in Luft. Darauf beruhende Analysegeräte können verhältnismäßig einfach umgesetzt werden und in vielfältigen mobilen Einsatzszenarien wie der Umweltanalytik Anwendung finden. Die vorliegende Dissertation gibt einen Überblick über die Grundlagen der Ionenmobilitätsspektrometrie und setzt die funktionellen Teilkomponenten Ionenfilter und Ionendetektor mit Mikrosystemtechniken um. Dafür werden Möglichkeiten aus dem Stand der Technik vorgestellt und eine für die Umsetzung optimale Variante identifiziert. Ein Ionenfilter basierend auf der Differenzionenmobilitätsspektrometrie zeigt diesbezüglich ein sehr geeignetes Skalierungsverhalten. Zur Integration in einen Demonstrator-Chip wird ein neuartiges Bauelementkonzept verfolgt, mit technologischen Vorversuchen untersetzt und erfolgreich in einen Gesamtherstellungsablauf überführt. Mit Hilfe von weiterführenden analytischen Untersuchungen werden spezifische Phänomene bei der elektrischen Kontaktierung der verwendeten BSOI-Wafer als Ausgangsmaterial hergeleitet und Empfehlungen zur Vermeidung gegeben. Der Funktionsnachweis der Teilkomponente Ionendetektor wird anhand von hergestellten Demonstrator-Chips und mit Hilfe eines entwickelten Versuchsaufbaus begonnen. Es werden die weiteren Schritte zum Nachweis der Gesamtfunktionalität abgeleitet und festgehalten. Auf Basis des umgesetzten Bauelement- und Technologiekonzepts und der vorliegenden Ergebnisse, wird das entwickelte und realisierte Gesamtkonzept als sehr aussichtsreich hinsichtlich der favorisierten Verwendung als Teilkomponente eines miniaturisierten Ionenmobilitätsspektrometers eingeschätzt.

Die Ionenmobilitätsspektrometrie ermöglicht eine selektive Detektion von niedrigkonzentrierten Gasen in Luft. Darauf beruhende Analysegeräte können verhältnismäßig einfach umgesetzt werden und in vielfältigen mobilen Einsatzszenarien wie der Umweltanalytik Anwendung finden. Die vorliegende Dissertation gibt einen Überblick über die Grundlagen der Ionenmobilitätsspektrometrie und setzt die funktionellen Teilkomponenten Ionenfilter und Ionendetektor mit Mikrosystemtechniken um. Dafür werden Möglichkeiten aus dem Stand der Technik vorgestellt und eine für die Umsetzung optimale Variante identifiziert. Ein Ionenfilter basierend auf der Differenzionenmobilitätsspektrometrie zeigt diesbezüglich ein sehr geeignetes Skalierungsverhalten. Zur Integration in einen Demonstrator-Chip wird ein neuartiges Bauelementkonzept verfolgt, mit technologischen Vorversuchen untersetzt und erfolgreich in einen Gesamtherstellungsablauf überführt. Mit Hilfe von weiterführenden analytischen Untersuchungen werden spezifische Phänomene bei der elektrischen Kontaktierung der verwendeten BSOI-Wafer als Ausgangsmaterial hergeleitet und Empfehlungen zur Vermeidung gegeben. Der Funktionsnachweis der Teilkomponente Ionendetektor wird anhand von hergestellten Demonstrator-Chips und mit Hilfe eines entwickelten Versuchsaufbaus begonnen. Es werden die weiteren Schritte zum Nachweis der Gesamtfunktionalität abgeleitet und festgehalten. Auf Basis des umgesetzten Bauelement- und Technologiekonzepts und der vorliegenden Ergebnisse, wird das entwickelte und realisierte Gesamtkonzept als sehr aussichtsreich hinsichtlich der favorisierten Verwendung als Teilkomponente eines miniaturisierten Ionenmobilitätsspektrometers eingeschätzt.:1 Einleitung 1.1 Motivation und Zielstellung 1.2 Aufbau und Gliederung der Arbeit 2 Grundlagen zur Ionenmobilitätsspektrometrie 2.1 Grundprinzip der Ionenmobilitätsspektrometrie 2.2 Anwendungsfelder und Substanzen 2.3 Grundlagen der Ionenbewegung 2.4 Ionenquellen 2.4.1 Ionisation mittels radioaktiver Strahlungsquellen 2.4.2 Photoionisation 2.4.3 Weitere Ionenquelle 2.4.4 Vergleich von Ionenquellen 2.5 Ionendetektion 2.6 Bewertungskriterien Ionenmobilitätsspektrometer 3 Stand der Technik Ionenfilter 3.1 Überblick und Einteilung Ionenfilter 3.2 Zeitaufgelöste Detektion 3.3 Ortsaufgelöste Detektion 3.4 Differenz der Ionenmobilität 3.4.1 Differenzionenmobilitätsspektrometrie 3.4.2 Transversal Modulation Ionenfilter 3.5 Sonstige Filterrealisierungen 3.5.1 Ionenfilter mit Gegengasströmung 3.5.2 Travelling Wave Filter 3.6 Vergleich Ionenfilter für ein miniaturisiertes Ionenmobilitätsspektrometer 3.7 Konkretisierte Zielstellung der Arbeit 4 Konzeptionelle Vorarbeiten 4.1 Modellbildung und Dimensionierung des Ionenfilters 4.1.1 Allgemeine Lösung der Bewegungsgleichung 4.1.2 Lösung für den Spezialfall mit Rechteckanregung 4.1.3 Randbedingungen bei der Filterauslegung 4.1.4 Elektrische Simulation des Ionenfilters mit diskreten Elementen 4.1.5 Auslegung eines miniaturisierten Ionenfilters 4.2 Modellbildung und Auslegung des Ionendetektors 4.3 Ableitung eines relevanten Parameterraums 5 Voruntersuchungen und Empfehlungen zur technologischen Umsetzung 5.1 Herleitung des Bauelementkonzepts 5.1.1 Konzept 1 – Planar-Aufbau 5.1.2 Konzept 2 – Sandwich-Struktur 5.1.3 Konzept 3 – Erweiterte Tiefenstruktur 5.1.4 Ableitung des umzusetzenden Bauelementkonzepts 5.2 Konzept zur Herstellung der Ionenkanäle 5.2.1 Nasschemische Siliziumstrukturierung mit TMAH 5.2.2 Trockenchemische Siliziumstrukturierung mit DRIE 5.2.3 Durchführung und Ergebnisse des Vorversuchs 5.2.4 Schlussfolgerung und Ausblick für die Herstellung der Elektrodenkanäle 5.3 Konzept zur Realisierung der Elektrodenkontakte 5.3.1 Möglichkeiten zur Kontaktierung der Elektrodenstrukturen 5.3.2 Verfahren und Materialien für das Erzeugen von Isolationen 5.3.3 Verfahren und Materialien für das Abscheiden von Metallen 5.3.4 Besonderheiten beim Metall-Halbleiter-Kontakt 5.3.5 Ableiten eines Technologieablaufs und Durchführung eines Versuchs zur Herstellung der Rückseitenkontakte 5.3.6 Elektrische Charakterisierung der Rückseitenkontakte 5.3.7 Ausblick zur weiteren Bewertung der Rückseitenkontakte 5.4 Überblick über relevante Waferbondverfahren 5.5 Konzept für die Aufbau- und Verbindungstechnik 5.6 Integration der Vorversuche in ein erweitertes Bauelementkonzept 6 Bauelementauslegung für ein Ionenmobilitätsspektrometer 6.1 Voruntersuchungen für die Bauelementdimensionierung 6.1.1 Simulation des elektrischen Verhaltens mit einem erweiterten Ersatzschaltbild 6.1.2 Dimensionierung des Einströmbereichs und des Vorfilters 6.2 Zusammenfassung der Voruntersuchungen und Ableitung von Designvarianten 7 Technologische Umsetzung und Untersuchung der Kontaktproblematik 7.1 Umsetzung Filter- und Detektordemonstrator 7.1.1 Auswahl der Metallisierung 7.1.2 Erstellen eines detailliertern Gesamttechnologieablaufs 7.1.3 Verifikation des umgesetzten Herstellungsprozesses an den realisierten Demonstrator-Chips 7.2 Untersuchung Metall-Halbleiter-Kontakt 7.2.1 Untersuchung Metall-Halbleiter-Interface 7.2.2 Einfluss des Ausheilschritts auf das Kontaktverhalten 7.2.3 Untersuchung des Dotierungs- und Leitfähigkeitsprofils 7.2.4 Herleitung einer möglichen Ursachenkette für die Bor-Kontamination 7.2.5 Gegenprüfung der Ursachenkette und Schlussfolgerung 7.3 Zusammenfassung Technologieablauf 8 Charakterisierung der Teilkomponenten 8.1 Konzeptionelle Vorarbeiten zum Versuchsaufbau 8.1.1 Methoden zur Testgaserzeugung 8.1.2 Integration des IMS-Chips in die Gasversorgung 8.1.3 Elektronikanbindung 8.2 Versuchsaufbau und Versuchsplanung 8.2.1 Beschreibung Versuchsaufbau 8.2.2 Planung der Versuche für Bewertung Ionendetektor 8.2.3 Planung der Versuche für Bewertung Ionenfilter 8.3 Versuche und Bewertung Ionendetektor 8.3.1 Versuchsdurchführung 8.3.2 Auswertung Ionendetektor 8.4 Zusammenfassung und Ausblick der Charakterisierung 9 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis