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Habilitation à Diriger des Recherches présentée par Stéphane DURAND

Soutenance pour obtenir l’Habilitation à Diriger des Recherches présentée par Stéphane DURAND

le mercredi 12 mai 2010 à 11h00 en salle C03 (amphithéâtre) de l’ENSIM (*)

Résumé :

Les travaux de recherche, présentés en deux parties, relèvent de l’acoustique linéaire et non linéaire de milieux complexes.

Au cours de la dernière décennie, les microphones MEMS en silicium ont envahi les produits nomades. Ils n’ont cependant pas encore pénétré le marché des microphones de mesure de pression acoustique utilisés en laboratoire, vraisemblablement à cause de la faible taille de ce marché. Toutefois, de nombreuses applications requièrent des microphones miniatures spécifiques indisponibles dans le commerce. Les modèles analytiques et numériques, maquettes de laboratoire, procédés technologiques de fabrication et les techniques spécifiques de caractérisation présentés dans ce mémoire ont été développés afin de répondre à cette problématique. La première partie présente les modèles analytiques (développés en collaboration avec les collègues du LAUM et du CVUT - Prague) nécessaires à la mise au point et au dimensionnement de microphones capacitifs. Ils ont permis de rendre finement compte du comportement des microphones (à diaphragme de type membrane ou plaque) à électrode arrière parabolique et à électrode arrière étagée. Un modèle hybride (analytique – numérique) a également été développé afin de calculer la réponse en fréquence d’un microphone piézorésistif sollicité par une onde acoustique d’incidence normale. La seconde partie présente les différents outils développés afin de caractériser le comportement des microphones MEMS. La détermination simultanée de la contrainte dans les membranes et du module d’élasticité longitudinal équivalent est obtenue par mesure de la déformée d’une structure de test (micro-poutre précontrainte encastrée-encastrée) par profilométrie à stylet, une méthode inverse permettant de remonter aux paramètres recherchés. Un procédé de caractérisation des microphones MEMS par mesure de la déformée du diaphragme par vibrométrie laser à balayage a permis de valider les modèles analytiques sus-mentionnés. Cette technique de mesure a également été appliquée à la caractérisation de microphones de mesure de pression acoustique utilisées comme sources pour le test des microphones MEMS. La troisième partie présente les différentes techniques de microfabrication nécessaires à la réalisation des structures étudiées, ainsi que leur application aux cas de la réalisation de micro-poutres et de microphones capacitifs à électrode arrière et cavités périphériques.