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Optically reconfigurable antennas in the millimeter wave domain with the integration of phase change materials
No full textCes travaux de thèse portent sur la conception et la réalisation de systèmes antennaires reconfigurables optiquement dans le domaine des ondes millimétriques avec l’intégration de matériaux à changement de phase (PCM). Le principe d’agilité repose sur les changements de résistivité des PCM qui ont la propriété de passer d’un état isolant (amorphe) à un état conducteur (cristallin) de manière réversible, répétitive et non-volatile (bistable) par l’application de stimuli externes de nature thermique, électrique ou optique. L’activation optique des PCM, en plus d’assurer des vitesses de commutation élevées, permet de s’affranchir des lignes de polarisation (commandes électriques) qui augmentent la complexité des dispositifs et introduisent des rayonnements parasites qui deviennent contraignants au sein d’une antenne. Nous avons conçu et étudié plusieurs antennes reconfigurables en fréquence et en polarisation opérant autour de 30 GHz intégrant le GeTe comme élément agile. Ainsi, nous proposons des solutions alternatives aux technologies de commutation classiques pour des fonctions de reconfigurabilité.This thesis address the design and realization of optically reconfigurable antenna systems in the millimeter wave domain integrating phase change materials (PCM). The principle of agility is based on the changes in resistivity of PCM, which have the property of changing from an insulating (amorphous) to a conductive (crystalline) state in a reversible, repetitive and non-volatile (bistable) manner by the application of a thermal, electrical or optical external stimuli. We have designed and studied several frequency and polarization reconfigurable antennas operating around 30 GHz integrating GeTe as an agile element. Thus, we propose alternative solutions to conventional switching technologies for reconfigurability functions
Development of millimeter wave frequency reconfigurable antenna integrating ferroelectric-based tunable capacitors
No full textCette thèse a pour objectif de développer une antenne millimétrique reconfigurable en fréquence par l’intégration de condensateurs variables ferroélectriques. Dans un premier temps, des condensateurs interdigités intégrant des couches minces ferroélectriques de Titanate de Baryum et Strontium (BaxSr1-xTiO3 - BST) de composition x=0,5 et x=0,8 ont été fabriqués et caractérisés jusqu’à 110 GHz. Les condensateurs fabriqués à partir de la composition x=0,8 (x=0,5) présentent en moyenne une accordabilité de 43% (25%) sous un champ électrique de polarisation moyen de 250 kV.cm-1 et une tangente de pertes de 10-1 (10-2). Les condensateurs, quelle que soit leur composition, présente un comportement résonant en haute fréquence qui limite leur utilisation à une fréquence maximale de 65 GHz. Les performances des condensateurs sont au niveau de l’état de l’art pour un fonctionnement en bande millimétrique, permettant de les intégrer dans un dispositif antennaire afin de le rendre reconfigurable en fréquence. La composition x=0,8 est retenue pour l’intégration dans l’antenne du fait de sa meilleure accordabilité. L’antenne développée consiste en une antenne patch alimentée par couplage à une fente boucle rectangulaire disposée sous ce dernier, et dans laquelle sont intégrés 4 condensateurs ferroélectriques. Les dimensions du patch, de la fente-boucle ainsi que les valeurs et les positions des condensateurs ferroélectriques ont été optimisées par le biais d’un modèle électrique développé dans ces travaux de thèse afin de maximiser l’accordabilité fréquentielle tout en maintenant un niveau d’adaptation inférieur à - 15 dB. Ces antennes utilisent un substrat d’alumine compatible avec les dépôts des couches minces de BST et permettant ainsi d’avoir une antenne miniature. Plusieurs antennes ont été fabriquées et mesurées en réflexion et en rayonnement. Ces mesures valident dans tous les cas considérés le modèle électrique développé sur une très large bande de fréquence. Lorsque le critère fixé par notre modèle est la maximisation de l’excursion fréquentielle, une accordabilité de 23% est obtenue, correspondant à la couverture d’une bande de fréquence de largeur 6,45 GHz. Dans ce cas, l’efficacité de rayonnement de l’antenne est relativement faible à polarisation nulle des condensateurs (7% à 29,5 GHz) et augmente avec la tension de polarisation (46% à 34 GHz pour une tension de 100V). L’efficacité de rayonnement peut être augmentée en passant par un compromis sur l’accordabilité fréquentielle. En effet, un second démonstrateur montre que pour une agilité fréquentielle de 17,5%, une efficacité de rayonnement de 19,5% est obtenue pour une polarisation nulle des condensateurs et de 60% pour une tension de polarisation de 100V. Afin de compléter ces études, des commutateurs à base de matériaux à changement de phase (PCM) ont été développés et fabriqués dans l’optique de les associer aux condensateurs ferroélectriques. La mesure d’un premier type de dispositifs simplifié a permis d’évaluer leurs performances en termes d’isolation et de pertes d’insertion. Une étude de l’association des condensateurs ferroélectriques et des commutateurs PCM a pu être réalisée en simulation à partir des mesures des condensateurs ferroélectriques et des commutateurs PCM. Cette étude montre que l’association de ces deux composants permet l’obtention d’un condensateur accordable numériquement (par l’état des commutateurs) et analogiquement (par la polarisation des condensateurs). L’accordabilité obtenue est de 56% contre 38% d’accordabilité des condensateurs ferroélectriques seuls, ce qui démontre que l’association des matériaux ferroélectriques et à changement de phase permet l’obtention d’accordabilités continues importantes.The aim of this thesis is to develop a frequency-reconfigurable millimeter wave antenna by integrating ferroelectric tunable capacitors. Initially, interdigited capacitors integrating ferroelectric thin films of Baryum and Strontium Titanate (BaxSr1-xTiO3 - BST) with compositions x=0.5 and x=0.8 were fabricated and characterized up to 110 GHz. Capacitors made from the x=0.8 (x=0.5) composition show an average tunability of 43% (25%) under an average bias electric field of 250 kV.cm-1 and a loss tangent of 10-1 (10-2). Whatever the composition, the capacitors exhibit a resonant behavior at high frequencies, which limits their use to a maximum frequency of 65 GHz. Capacitor performances are state-of-the-art for millimeter wave band, enabling them to be integrated into an antenna device to make it frequency reconfigurable. The x=0.8 composition has been chosen for integration into the antenna because of its high tunability. The developed antenna consists of a radiating patch fed by coupling to a rectangular slot-loop lying beneath it, in which four ferroelectric capacitors are integrated. The dimensions of the patch, the slot-loop and the values and positions of the ferroelectric capacitors have been optimized using an electrical model developed in this thesis work, in order to maximize frequency tunability of the overall device while maintaining a matching level below -15 dB. The antennas uses an alumina substrate compatible with BST thin-film deposition, thus enabling a miniature antenna. Several antennas have been manufactured and measured for reflection and radiation. In all cases, these measurements validated the electrical model over a very wide frequency band. When the criterion set by our model is the maximization of the frequency excursion, a tunability of 23% is obtained, corresponding to the coverage of a 6.45 GHz wide frequency band. In this case, the antenna's radiation efficiency is relatively low at zero capacitor bias voltage (7% at 29.5 GHz) and increases with bias voltage (46% at 34 GHz for a bias voltage of 100V). Radiation efficiency can be increased by compromising on frequency tunability. Indeed, a second demonstrator shows that for a frequency agility of 17.5%, a radiation efficiency of 19.5% is obtained for zero capacitors bias voltage, and 60% for a bias voltage of 100V. To complete these studies, switches based on phase-change materials (PCM) were developed and manufactured with a view to combining them with ferroelectric capacitors. Measurement of an initial, simplified type of device has allowed assessing their performances in terms of insulation and insertion loss. A study of the combination of ferroelectric capacitors and PCM switches was carried out in simulation using measurements their respective measured S parameters. This study shows that the combination of these two components produces a capacitor that can be tuned in both discrete (by the state of the switches) and continuous ways (by the polarization of the capacitors). The tunability obtained is 56%, compared with 38% for ferroelectric capacitors alone, demonstrating that the combination of ferroelectric and phase-change materials enables significant continuous tunabilities to be achieved
Study of bi-stables microwave switch based on phase change materials (PCM)
No full textLes travaux présentés dans ce manuscrit portent sur la conception, simulation et réalisation des nouvelles structures des commutateurs hyperfréquences basées sur l’intégration des couches minces des matériaux innovants fonctionnels tels que les matériaux à changement de phase (PCM) et les matériaux à transition de phase (PTM). Le principe de fonctionnement de ces composants repose sur le changement de résistivité présenter par ces matériaux. Nous avons exploité le changement de résistivité réversible du GeTe de la famille des matériaux à changement de phase (PCM) entre les deux états : amorphe à forte résistivité et cristallin à faible résistivité, pour réaliser une nouvelle structure d’un simple commutateur SPST. Ensuite, nous avons intégré ce commutateur dans une nouvelle structure de la matrice de commutation DPDT (Double Port Double Throw) à base de PCM pour l’application dans la charge utile du satellite. Nous avons utilisé la transition isolant-métal présenté par le dioxyde de vanadium (VO2) de la famille des matériaux à transition de phase, pour réaliser une nouvelle structure de commutateur simple à deux terminaux sur une très large bande de fréquence (100 MHz–220 GHz).The work presented in this manuscript focuses on the design, simulation and realization of new microwave switches structures based on the integration of thin layers of innovative functional materials such as phase change materials (PCM) and phase transition materials. (PTM). The operating principle of these components is based on the change of resistivity present by these materials. We exploited the reversible resistivity change of GeTe of phase change materials family between the two states: amorphous with high resistivity and crystalline with low resistivity to realize a new structure of SPST switch. Then, we have integrated this switch structure on a new structure of DPDT (Double Port Double Throw) switch matrix based on phase change materials for application in satellite payload. We have used the insulatingmetal transition presented by the vanadium dioxide (VO2) of phase transition materials family to realize a new two terminals simple switch structure on a very wide frequency band (100 MHz–220 GHz)
Elaboration et corrélation structure/ propriétés optiques et électriques de matériaux oxydes à transition de phase (VO2, VO2 dopé avec W et NbO2)
No full textCette thèse vise la réalisation et la caractérisation structurale, optique et électrique de couches minces de matériaux oxydes ayant des propriétés de transition isolant-métal (MIT), plus particulièrement des oxydes de vanadium (VO2 et VO2 dopé avec W) et du dioxyde de niobium (NbO2). Le dépôt de ces couches minces a été effectué par pulvérisation magnétron réactive dans une atmosphère Ar/ O2. Le processus d'optimisation des films minces a permis d'obtenir des informations précieuses sur les effets du processus de fabrication sur les caractéristiques structurelles, optiques et électriques. En outre, les films ont été intégrés dans divers dispositifs tels que des modulateurs THz activés thermiquement/électriquement, des métacanvases reconfigurables optiquement et des dispositifs oscillants. Les informations fournies dans ce manuscrit sont d'un grand intérêt pour l'intégration de films de VO2 et de VO2 dopé avec W dans des dispositifs pouvant fonctionner dans différents domaines. Ce travail permet également d'approfondir notre compréhension des films de NbO2, un domaine relativement moins étudié mais particulièrement intéressant pour les applications nécessitant une plus grande stabilité à la température.This thesis aims at the realization and structural, optical, and electrical characterization of thin films of oxide materials with insulator-to-metal transition (MIT) properties, more specifically vanadium oxides (VO2 and W-doped VO2) and niobium dioxide (NbO2). The deposition of these thin films was performed using reactive magnetron sputtering in an Ar/ O2 atmosphere. During the optimization process of the thin films, valuable insights were gained into the effects the fabrication process has over the structural, optical and electrical characteristics. Furthermore, the films were integrated into various devices such as thermally/ electrically activated THz modulators, optically reconfigurable metacanvases and oscillating devices. The information provided in this manuscript is of high interest for the integration of VO2 and W-doped VO2 films into devices that can operate in various fields. This work also deepens our understanding of NbO2 films, an area with comparatively less research but of particular interest for applications requiring higher temperature stability
Ferroelectric capacitors integreted within a frequency tunable antenna
No full textL’évolution rapide des communications sans fil a favorisé l’augmentation du nombre de standards alloués aux systèmes de communication fonctionnant sur différentes bandes de fréquences. Pour accompagner les derniers développements de systèmes sans fil, il est indispensable de concevoir des antennes miniatures intégrables. Cependant, la miniaturisation des antennes s’accompagne d’une réduction significative de la bande passante et de leur efficacité de rayonnement ainsi qu’à l’apparition d’un décalage fréquentiel de leurs fréquences de fonctionnement lorsqu’elles sont étudiées dans leur contexte d’utilisation. L’intégration de dispositifs accordables au sein d 'une antenne permet de répondre favorablement à ces problématiques. Parmi les solutions proposées dans la littérature, l’utilisation de matériaux ferroélectriques en couche mince permet de concevoir un condensateur accordable en fonction du champ électrique appliqué. Ces dispositifs réalisés à base de couches minces ferroélectriques ont été développés pour répondre aux exigences particulières et extrêmes des systèmes de télécommunication actuels (miniaturisation, faible coût, facilité de fabrication et d’intégration et bonne tenue en puissance). Cette thèse s’inscrit dans la continuité des recherches sur les antennes reconfigurables en fréquences à base de matériaux ferroélectriques. Deux axes principaux ont été développés au cours de ces travaux de recherche : le développement et la réalisation de condensateurs intégrant un film BST au sein du laboratoire XLIM et leurs caractérisations en hyperfréquence. La seconde partie de nos travaux concerne l’intégration de l’un de ces dispositifs accordables au sein d’une antenne miniature afin d’étudier son accordabilité en fréquence.The rapid growth of wireless communication has promoted the increase of the number of standards for wireless applications. This progress requests new manufacturing processes of smart devices that are able to work on several frequency bands. However, the miniaturization of antennas is accompanied by a significant reduction of the bandwidth as well as its radiation efficiency and it becomes dependent on its using context. Tunable devices can be integrated within antennas in order to overcome these main issues. Among the solutions proposed in the literature, thin-film ferroelectric materials are used to realize tunable capacitors. The use of such materials allows the design of a tunable capacitor that can be tuned by an applied electric field. The advances of these ferroelectric thin-film devices were developed in order to meet particular and extreme requirements for today's telecommunication systems (miniaturization, low cost, ease of the manufacture process, integration and good power handling). This thesis is part of ongoing research over frequency reconfigurable antennas which are based on ferroelectric materials. Two main axes were developed during this work: The development and realization of capacitors that incorporate a BST film along with their microwave characterizations within XLIM lab. The second part of our work is dedicated to the realization of the complete tunable antenna
Antennes reconfigurables en diagramme de rayonnement en utilisant l'intégration de matériaux à changement de phase (PCM)
No full textCe travail porte sur l'étude, la caractérisation et activation optique de couches minces de matériaux à changement de phase (PCM) pour leur intégration dans des dispositifs reconfigurables haute fréquence, notamment des systèmes antennaires. Le principe de reconfiguration est obtenu en exploitant le contraste élevé de résistivité des PCMs entre son état amorphe (forte résistivité) et son état cristallin (faible résistivité). Ce changement d'état est non volatil et réversible et est obtenu par une courte impulsion laser. Les propriétés électromagnétiques du PCM ont également été caractérisées dans la bande des fréquences d'ondes millimétriques (environ 30 GHz) et utilisées pour la conception et la simulation précise d'un réseau d'antennes multi-reconfigurables (en état de polarisation et en fréquence de fonctionnement) fonctionnant à des fréquences autour de 30 GHz.This work focuses on the study, characterization and optical activation of thin films of phase change materials (PCM) for their integration in high-frequency reconfigurable devices, in particular antenna systems. The principle of reconfiguration is achieved by exploiting the high contrast in resistivity of PCMs between its amorphous state (high resistivity) and crystalline state (low resistivity). This change of state is non-volatile and reversible and is achieved by a short laser pulse. The electromagnetic properties of PCMs were also characterized in the millimeter-wave band frequency (around 30 GHz) and used for the design and accurate simulation of a multi-reconfigurable (in polarization state and operational frequency) array of antennas working at frequencies around 30 GHz
Advanced microwave and optical switching devices based on reversible Metal-Insulator Transition (MIT) in VO2 thin films
No full textGrand Colloque STIC ANR - Centre des Congrès de Lyo
Conception et développement de dispositifs et matériaux innovants pour la microélectronique et l'optique
No full textCe manuscrit présente une synthèse de mes activités de recherche, réalisées principalement au sein du département Minacom du laboratoire XLIM. Fortement multidisciplinaires, elles sont orientées vers la réalisation de dispositifs et systèmes originaux (intégration des matériaux innovants ou développement des dispositifs MEMS pour l'optique) dédiés à la microélectronique (basses et hautes fréquences) et au domaine de l'optique. Après une première partie résumant l'ensemble des activités de recherche et d'encadrement doctoral, la deuxième partie du manuscrit est dédiée à la présentation explicite des travaux de recherche. Tout d'abord, nous présentons le développement des composants MOEMS (ou MEMS optiques) et leur intégration (comme modulateurs actifs et, en même temps, miroirs de fond de cavité) dans des systèmes lasers à fibre. Nous montrons que l'association de ces modulateurs compacts et rapides au déclenchement de cavités lasers courtes, permet d'obtenir des impulsions laser très courtes, en régime nanoseconde. Ces microcomposants offrent un fort potentiel de miniaturisation et de réduction du coût des sources lasers impulsionnelles à fibre optique et montrent également leur capacité à atteindre des fréquences de fonctionnement supérieures au mégahertz, compatible au régime à verrouillage de modes d'une cavité laser. Leur robustesse et leur faible niveau d'activation (10 V-50 V) en font de bons candidats pour remplacer les solutions de modulations actuels (électro- ou acousto-optiques). Par la suite, nos recherches se sont étendues à l'association des sources lasers avec les propriétés remarquables des dispositifs MOEMS (compacité, faibles pertes d'insertion, achromaticité etc.) pour créer des systèmes lasers impulsionnels complexes : lasers fibrés avec des impulsions nanosecondes de forte puissance crête avec fréquences de récurrence ajustable, systèmes lasers bi- longueur d'onde, système de sélectivité spectrale en utilisant une source de continuum et une matrice de micro- miroirs, multiplexage temporel et spectral de sources lasers à MOEMS pour un fonctionnement à haute cadence etc. Les résultats obtenus permettent d'envisager des développements innovants dans des domaines comme la bio- photoniques (diagnostic ou tri cellulaire, tomographie optique cohérente), télécommunications, microscopie confocale, radar optique, etc. La suite du travail présenté dans ce mémoire concerne la conception et la fabrication de dispositifs reconfigurables pour la microélectronique basses et hautes fréquences (du DC aux fréquences THz) basés sur la transition réversible semi-conducteur- métal (Metal- Insulator Transition - MIT ou transition de Mott) d'un matériau " intelligent " : le dioxyde de vanadium, VO2. Actuellement, les matériaux intelligents font l'objet de beaucoup d'attention de la part de la communauté scientifique à cause de leurs caractères évolutifs et adaptatifs qui font d'eux des candidats potentiels pour de nombreuses applications (transmission de l'information, optoélectronique, matériaux artificiels). Nous avons utilisé les propriétés exceptionnels du matériau VO2 en couches minces pour concevoir et développer de nouveaux concepts de commutateurs et de dispositifs rapides fonctionnant dans les domaines DC, RF -micro-ondes, Térahertz et optique. Nous montrons que dans le couches minces de VO2 obtenus par ablation laser (PLD) ou par évaporation à faisceaux d'électrons, cette transition MIT est accompagnée par un changement rapide et remarquable des propriétés électriques et optiques du matériau (e.g. changement de quatre à cinq ordres de grandeur de résistivité entre les deux états). La transition MIT dans le matériau VO2 peut être initiée de différentes manières : thermiquement, électriquement ou optiquement. Dans un premier temps, nous exploitons l'important changement des propriétés électriques/ diélectriques de ce matériau soumis à un actionnement thermique et électrique pour réaliser des commutateurs micro-ondes en technologie coplanaire, et ensuite des dispositifs plus complexes comme des limiteurs de puissance large bande, des filtres micro-ondes à rejection de bande et à fréquences accordables ou encore des composants hybrides type métamatériaux accordables dans le domaine THz. Les composants intégrant le matériau VO2 présentent des propriétés intéressantes, notamment sur le plan des caractéristiques électriques ou ils montrent un comportement très large bande et de fortes isolations. Ils peuvent se positionner comme des solutions alternatives intéressantes aux technologies classiques (semi-conducteurs et dispositifs électromécaniques) utilisées dans la fabrication de composants millimétriques et submillimétriques. A un niveau plus fondamental (mais avec des applications potentiels très intéressantes), nous avons caractérisé les propriétés électriques fortement non-linéaires des couches minces de VO2 (apparition du phénomène de résistance négative différentielle (NDR) dans leurs caractéristiques courant-tension) et nous avons mis en évidence, la génération d'auto-oscillations électriques dans des dispositifs à base de films de VO2. Ces résultats nous permettent d'envisager dans un futur proche plusieurs directions de recherche innovantes basées sur l'utilisation des matériaux présentant des transitions MIT ou des transitions de phase, sous la forme de couches minces ou de nanostructures (nano-agrégats, nano-fils etc.). La dernière partie du mémoire est dédié aux perspectives de recherche à moyen et long terme en systématisant les directions de recherches que nous poursuivrons dans les prochaines années autour de l'étude et l'intégration de matériaux à propriétés accordables (couches minces ou nanostructures) dans des dispositifs innovants pour des applications comme le traitement de l'information, l'énergie ou la détection de grandeurs physiques variées
Design and construction of a quasi-optical bench of material characterization in millimeter band
No full textLe développement de techniques de caractérisation des propriétés des matériaux dans la gamme des fréquences millimétriques rencontre un intérêt croissant depuis plusieurs années. A cet effet, diverses méthodes théoriques et expérimentales ont été présentées dans la littérature. Les techniques de caractérisation des matériaux en espace libre sont assez attrayantes, par rapport à d'autres méthodes, en raison de leur analyse sans contact et non- destructive et de la relative simplicité de la préparation des échantillons. Le type de mesure en espace libre, « quasi-optique », est aujourd’hui considéré comme le meilleur outil permettant une caractérisation des propriétés diélectriques des matériaux sur une large bande de fréquence. Cette méthode consiste à effectuer une mesure en réflexion et/ou en transmission d’une onde électromagnétique incidente sur un échantillon afin de déterminer ses caractéristiques électromagnétiques. Cette technique peut être utilisée pour la caractérisation non seulement des matériaux diélectriques, mais aussi des matériaux magnétiques et anisotropes. Dans ce contexte, les travaux présentés dans ma thèse concernent la mise en place d’un système de caractérisation en espace libre « quasi optique » innovant permettant de mesurer avec précision les propriétés des matériaux en bande millimétrique, en particulier en bande W (75 GHz – 110 GHz). Ce système est donc composé des antennes à «réflecteur en offset» capable de satisfaire les conditions d’onde plane au niveau du matériau à caractériser. Ainsi, la caractérisation consiste d’extraire les propriétés de ce matériau à partir des mesures des paramètres S en transmission / réflexion, ceci connaissant son épaisseur.The development of techniques for characterizing the properties of materials in the range of millimetric frequencies has met a growing interest for several years. For this purpose, various theoretical and experimental methods have been presented in the literature. Free-space materials characterization techniques are quite attractive, compared to other methods, due to their non-contact and non-destructive analysis and the relative simplicity of sample preparation. The type of measurement in free space, "quasi-optical", is today considered as the best tool for characterizing the dielectric properties of materials over a wide frequency band. This method consists of measuring the reflection and/or transmission of an electromagnetic wave incident on a sample in order to determine its electromagnetic characteristics. This technique can be used for the characterization not only of dielectric materials, but also of magnetic and anisotropic materials. In this context, the work presented in my thesis concerns the establishment of an innovative "quasi-optical" free-space characterization system to accurately measure the properties of materials in the millimeter band, in particular in the W band (75 GHz – 110GHz). This system is therefore composed of “offset reflector” antennas capable of satisfying the plane wave conditions on the material to be characterized. Thus, and knowing its thickness, the characterization consists in extracting the properties of this material from the measurements of the S parameters (transmission / reflection)
Design and realization of RF switches based on phase transition (PTM ) and phase change (PC M) materials
No full textCes travaux de recherche portent sur la conception et la réalisation de commutateurs RF basées sur l’intégration de matériaux innovants fonctionnels tels que le dioxyde de vanadium (VO2) et les alliages de chalcogénures de types Ge2Sb2Te5 (GST) et GeTe. Le principe de fonctionnement de ces composants repose sur le changement de résistivité que présentent ces matériaux. Le VO2 possède une transition Isolant-Métal (MIT) autour de 68°C à travers laquelle le matériau passe d’un état isolant (forte résistivité) à un état métallique (faible résistivité). La transition MIT présente l’intérêt de pouvoir être initiée sous l’effet de plusieurs types de stimuli externes (thermique, électrique et optique) avec de faibles temps de commutation. Les alliages de types GST et GeTe ont la particularité de commuter réversiblement entre un état amorphe à forte résistivité à un état cristallin à faible résistivité suite à un traitement thermique spécifique. Les commutateurs à base de GST ou de GeTe présentent l'avantage de pouvoir opérer en mode bistable car le changement de résistivité présenté par ces matériaux est de type non volatile. Les composants réalisés ont de bonnes performances électriques (isolation et pertes d’insertion) sur une large bande. Nos travaux de recherche visent à proposer une solution alternative aux solutions classiques (semi-conducteurs et MEMS-RF) pour réaliser des commutateurs RF qui peuvent être par la suite utilisés dans la conception des dispositifs reconfigurables (filtres, Antennes).This research work focuses on the design and realization of RF switches based on the integration of new materials such as vanadium dioxide (VO2), Ge2Sb2Te5 (GST) and GeTe chalcogenides alloys. The operating principle of these devices is based on the resistivity change presented by these materials. VO2 exhibits a Metal-Insulator transition (MIT) around 68°C for which the material changes from an insulating state (high resistivity) to a metallic one (low resistivity). The MIT transition can be triggered in different ways (thermally, electrically and optically) with low switching time. GST and GeTe alloys have the particularity to be reversibly switched between a high resistive-amorphous state to low resistive-crystalline state, under a specific heat treatment. Thanks to the non-volatile resistivity change presented by these materials, GST/GeTe-based switches are able to operate in bistable mode. The fabricated devices exhibit good electrical performances (insertion loss and isolation) over a broadband. The aim of our work is to propose an alternative solution to conventional technologies (semiconductors and RF-MEMS), to design RF switches that can be used afterward in the design of reconfigurable devices (filters, antennas)
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