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Titre
Auteur
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Électronique
/ 06-11-2020
Denis Antoine
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Ce manuscrit décrit la conception de capteurs de gaz communicants utilisant une couche sensible élaborée à partir d’un dépôt d’ions d’halogénures de molybdène ([Mo6X14] 2- avec X = Cl, Br ou I) dont la réactivité chimique vis-à-vis de molécules oxygénées, a fait l’objet d’une étude préliminaire en spectrométrie de masse analytique. La fonctionnalisation de surface du capteur est d’abord réalisée grâce à l’utilisation d’une source electrospray (ESI) dont la nébulisation en gouttelettes chargées est dirigée à pression atmosphérique, vers un support positionné sous le spray. La variation des caractéristiques diélectriques du matériau de surface a pu être associée à une interaction spécifique de la couche sensible avec un composé gazeux. La transduction du signal électromagnétique dans le domaine millimétrique a été développée au travers de l’analyse des paramètres de répartition Sij du dispositif et/ou de son diagramme de rayonnement. Des premiers tests de sensibilité et de sélectivité à la détection ont été réalisés à partir de de molécules gazeuses comme le méthanol et l’acétonitrile. Dans le but d’améliorer les performances des capteurs communicants, une méthode de dépôt d’ions de haute pureté a été initiée au travers de l’utilisation de la technique d’ion soft landing. Dans ce contexte, les modifications instrumentales qui ont été nécessaires au dépôt d’ions sélectionnés sous vide et selon leur rapport m/z, ont été précédées d’études de modélisation de leur comportement et de leur trajectoire dans le spectromètre de masse.
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Électronique
/ 07-10-2020
Fofana Seydouba
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Cette thèse présente la conception, réalisation et mesure d’un réseau d’antennes reconfigurable dans la bande 3,4-3,8 GHz. Le réseau actif est composé de 16 dipôles à double polarisation qui peuvent rayonner un faisceau pouvant dépointer dans un plan sur un secteur angulaire de ±45°. Grâce à l’utilisation d’un générateur de signaux arbitraires, deux faisceaux pointant dans deux directions peuvent être rayonnés simultanément à deux fréquences différentes et reconfigurés à souhait. Ce réseau peut être vu comme un candidat pour de futurs systèmes de communication terrestre. Deux opérateurs mobiles pourraient alors partager le même réseau d’antennes. Les étapes de la conception du réseau sont détaillées progressivement, de l’élément unitaire, vers le réseau passif, puis reconfigurable par paquets, pour finir par le réseau complètement reconfigurable. La conception du réseau a eu pour ligne directrice la réduction de consommation d’énergie. Ainsi, des outils de synthèse ont été développés pour exploiter au mieux les caractéristiques de consommation des amplificateurs utilisés. De nombreux résultats de mesure valident les performances en rayonnement du réseau à chaque étape intermédiaire. De plus, ils montrent la réduction de consommation d’énergie réalisée et valident ainsi expérimentalement l’intérêt pratique des outils de synthèse développés.
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Photonique
/ 04-09-2020
Garnier Lucas
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Les micro-résonateurs photoniques intégrés ont de nombreuses applications dans le domaine de la détection et de la métrologie fine. Les travaux présentés au cours de cette thèse ont pour objet d’étudier et de répertorier leurs utilisations pour le diagnostic et le suivi de processus dynamiques de la matière molle comme les mesures de vitesses de sédimentation, les détections de transitions de phases propres aux produits de pharmacologie galénique, de l’agro-alimentaire, de la cosmétique… Le minimum théorique mathématique relatif au principe de fonctionnement des micro-résonateurs est présenté. Il porte tout d’abord sur les définitions des valeurs propres en électromagnétisme associés aux structures guidantes (constante de propagation effective associée au mode propre optique), puis sur la notion de couplage évanescent en physique des ondes. La fonction de transfert générique de la structure photonique globale résonnante est ensuite calculée, donnant lieu aux attributs spectraux fondamentaux des signaux. Les procédés de fabrication en salle blanche de telles structures puis le montage complet de la plateforme de mesures et traitement des signaux optiques sont ensuite développés. Cette plateforme a été mise en oeuvre afin d'étudier différents processus dynamiques associés à la matière molle qui seront suivis en temps réels par les sondes de lumière résonnante. Ces phénomènes sont : les mécanismes de condensation brusque de vapeur, l'évaporation d'une goutte d'eau sessile et la mesure différentielle de perte de masse, les mesures de vitesse de sédimentation, puis le suivi des transitions de phase ; cette dernière application porte respectivement sur une transition gel/fluide de la sphingomyéline et sur une transition morphologique d'un composé d'acide gras. Enfin, des développements mathématiques sont réalisés dans le but de construire une formulation intégrant l’ensemble des variations géométriques de la structure et décrivant donc un déplacement sur les courbes de dispersion lors des dits processus.
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Télécommunications
/ 22-07-2020
Harkati Lekhmissi
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Ce travail de thèse concerne le développement et la mise en oeuvre d’un nouveau système radar MIMO-OFDM portable, léger, peu complexe et peu coûteux, capable de mesurer et de caractériser un volume complexe 3-D comme un manteau neigeux, une forêt. Une technique MIMO, qui étend le principe de l’OFDM à des éléments antennaires d’un réseau est proposée afin d’éviter l’utilisation de commutateurs lors de l’émission et la réception des signaux. Le système fonctionne en bande C et mesure des environnements volumiques en champ proche et à haute résolution (5 cm en distance et 15 cm en élévation). Il est destiné à la caractérisation de manteaux neigeux stratifiés présentant une homogénéité dans la direction horizontale et une épaisseur inférieure à quatre mètres. Le radar possède un système autonome de génération et d’acquisition de signaux. Un processus d’imagerie 3-D par focalisation de signaux à large bande a été développé et appliqué sur des mesures réalisées en janvier et mars 2019, puis mars 2020 dans les Alpes françaises. Divers paramètres physiques, dont le profil diélectrique d’un couvert, la structure de sa réponse EM 3D ont été estimés, qui pourront être utilisés pour interpréter des résultats de mesures SAR 2-D satellitaires opérées dans la même bande.
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Électronique
/ 17-06-2020
Moon Seung Jae
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L’objectif de cette thèse était de démontrer les potentialités du procédé technologique d’impression jet d’encre pour la fabrication de circuits numériques à base de matériaux organiques. Une première étape sur le développement d’une structure de transistor couches minces organiques (OTFTs) fabriquée par impression jet d’encre a permis d’appréhender les mécanismes d’intéraction entre les différents matériaux déposés en solution. A partir de cette étude, la structure a pu être optimisée afin d’obtenir des performances électriques uniformes et reproductibles. Les transistors en couches minces organiques ont ensuite été modélisés électriquement à l’aide d’un modèle simple (Aim-Extract, Aim-Spice). La comparaison entre caractérisations et simulations électriques ont démontré la possibilité de prédire le comportement électrique de la structure OTFT imprimée.
A partir de ce modèle, des portes logiques élémentaires ont été simulées puis fabriquées par la technologie d’impression jet d’encre. Les limitations en termes de temps de réponse des circuits et de tensions d’alimentation ont ainsi pu être déterminés. Finalement, des circuits électroniques combinatoires et séquentiels plus complexes, tel que des multiplexeurs et des bascules de type D, ont été fabriqués et caractérisés. La démarche employée au cours de cette étude, à savoir, l’optimisation de la structure OTFT, la modélisation électrique et la fabrication d’un circuit électronique complet a démontré les potentialités de l’impression jet d’encre pour la réalisation d’électronique bas-coût, grande surface, entièrement additive et potentiellement flexible.
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Électronique
/ 27-05-2020
Garcia Gamez Laura
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Les systèmes de navigation par satellites globaux (GNSS) sont aujourd'hui largement utilisés pour pléthore d'applications civiles ou pour la défense, incluant la navigation de plateformes volantes ou roulantes. Galileo, GPS ou Glonass sont trois des constellations GNSS considérées dans cette thèse. L'objectif de ce travail est de développer des antennes compactes capables de couvrir plusieurs bandes GNSS ; trois autour de 1575 MHz dans un premier temps (L1, G1, E1), puis la totalité de la bande GNSS ([1164-1610] MHz). Ces antennes sont destinées à être intégrées dans des projectiles, constitués principalement de métal. Pour cette raison, l'antenne doit être intégrée dans une cavité métallique pour ne pas affecter les propriétés aérodynamiques ni la stabilité mécanique du porteur. Intégrer des antennes imprimées dans des cavités métalliques offre plusieurs avantages : la miniaturisation, l'isolation ou la réduction des ondes de surface. Néanmoins, cela amène également une réduction importante de la bande passante. La solution immédiate pour limiter cet effet est d'agrandir la dimension de la cavité. Cependant, cette approche ne peut pas être appliquée aux nombreux cas où le porteur impose des limitations d'encombrement. Au vu des spécifications ci-dessus, l'emploi d'une antenne imprimée basée de métasurfaces est proposé et étudié, d'autant plus que des résultats antérieurs ont montré que des structures d'antennes classiques ne peuvent répondre aux spécifications demandées. Les objectifs de cette thèse sont de concevoir et de caractériser des antennes à polarisation linéaire et à polarisation circulaire couvrant plusieurs bandes GNSS. La polarisation linéaire est considérée pour les premières études, car ces antennes ne sont pas destinées à être utilisées dans un environnement souffrant de trajets multiples. La polarisation circulaire est considérée dans un second temps. Finalement, l'extension de la bande passante à la globalité de la bande GNSS est considérée.
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Télécommunications
/ 24-01-2020
Koirala Remun
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Dans ce travail de thèse, on se proposait d’explorer les synergies inhérentes entre services de radiolocalisation et de communication au sein de systèmes sans fil en bandes millimétriques (mm-Wave). Ces derniers sont actuellement pressentis pour couvrir les besoins de la cinquième génération (5G) de réseaux en termes de débits et de charges utiles. Un objectif général consistait alors à montrer comment ces deux fonctions pouvaient s’avérer mutuellement bénéfiques. Tout d'abord, nous avons étudié comment la formation de faisceau (au sens du pré-codage) pouvait contribuer à améliorer les performances de localisation, pour des systèmes multi-porteuses mono- et multi-utilisateurs. En particulier, en s’appuyant sur les performances théoriques de localisation au sens de la limite inférieure de Cramér-Rao (CRLB), nous avons montré qu'il était possible, au moyen d’une formation de faisceau optimisée, d’améliorer l'estimation de variables radio intermédiaires, telles que le délai, l'angle de départ (AoD) et/ou l'angle d'arrivée (AoA) du signal transmis, et in fine, l’estimation de la position et/ou de l’orientation du mobile. Nous avons ensuite considéré le problème de la coexistence des deux services, en envisageant différentes stratégies de budgétisation et de partage de ressources, en temps et en fréquence. A cette occasion, nous avons illustré la présence de compromis non-triviaux entre les performances de localisation et de communication. Nous avons alors proposé des schémas d’allocation de ressources et d’optimisation des faisceaux (en termes de largeur et/ou d’alignement), permettant d’assurer conjointement le meilleur niveau de performances pour les deux services. Nous avons enfin étudié la possibilité d’exploiter explicitement l’information de localisation ainsi acquise, en particulier pour l'accès initial, l’estimation de canaux multi-trajets, ou encore la localisation et la cartographie simultanées (SLAM). En comparaison d’approches plus conventionnelles, nous avons montré comment les performances de telles applications pouvaient être améliorées en termes de précision, de latence et/ou de complexité calculatoire.
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Electronique
/ 17-12-2019
Pham Tuyen
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Être compacte, avoir un faible coût, un gain élevé et une capacité de dépointage électronique sur un large angle de couverture sont parmi les principales caractéristiques requises pour le sondage de canal 5G en bande millimétrique. Ces dernières ont attiré beaucoup d'attention ces dernières années car elles sont capables de supporter des communications à haut débit grâce à leur large bande passante. Différentes Différentes technologies d’antennes ont été proposées pour telles applications, avec leurs avantages et leurs inconvénients, telles que les antennes réseaux ou les solutions quasioptiques (lentilles, réflecteurs, etc.). Les solutions à alimentation par onde d’espace sont particulièrement attractives en raison de leur rendement élevé. Dans cette thèse, plusieurs réseaux transmetteurs (RT) ont été proposés dans la bande V (57-64 GHz). Un RT monofocal à faisceau fixe (axial ou dépointé). Pour améliorer les performances en dépointages, des RT multifocaux (bifocal et quadri-focal) ont été étudiés. Ces solutions ont été caractérisées à la fois par des simulations et des mesures. Un RT tri-bande fonctionnant en bande Ka (liaison montante et descendante) et bande V a également été conçu pour les applications satellitaires et 5G. Ce dernier est basé sur la technique d'entrelacement.
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Electronique
/ 13-12-2019
Yang Kai
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La fabrication et la caractérisation de nanofils de silicium à basse température (≤300 °C) a été menée suivant deux approches: par la méthode des espaceurs et par la méthode de croissance Solide Liquide Solide (SLS). La synthèse des nanofils de silicium a été étudiée à l'aide de deux technologies de dépôts: le dépôt CVD assisté par plasma (PECVD) et le dépôt à couplage inductif (ICP CVD). Les études ont démontré la faisabilité des nanofils de silicium par le procédé ICP-CVD. De plus, les propriétés d'isolation électrique des couches de SiO2 et la fabrication de transistors à effet de champ à couche mince ont été démontrées à l'aide de la technologie de dépôt plasma ICP. Par ailleurs, des nanofils de silicium ont été synthétisés par le procédé SLS à 250 ° C utilisant l'indium comme catalyseur. La croissance 3D de ces nanofils à partir de substrats de silicium (film mince de silicium monocristallin ou amorphe) a été démontrée. Les nanofils sont obtenus sous plasma d'hydrogène. Des études ont été menées en fonction de l'épaisseur de l'indium déposé, de la durée et de la température du plasma d'hydrogène. Les résultats originaux obtenus permettent d'envisager la possibilité de fabriquer des dispositifs électroniques à base de ces nanofils de silicium sur des substrats flexibles basse température.
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Électronique
/ 12-12-2019
Garcia Castro Fatima
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Ce travail de recherche porte sur la fabrication de microcapteurs de déformation sur substrat souple. Les dispositifs sont élaborés et optimisés dans l’objectif de détecter de faibles déformations en temps réel et peuvent trouver des applications en santé en particulier via l’acquisition de faibles signaux électrophysiologiques pouvant être détectés par une déformation, par exemple à la surface de la peau. Le travail comprend le développement technologique des capteurs réalisés sur des substrats souples de très faible épaisseur (Kapton de 25 µm d’épaisseur), à partir de silicium microcristallin déposé par PECVD ou par ICPCVD. Pour chaque type de dépôt, les études de contraintes mécaniques et de stress sont exposées, en particulier via la détermination du facteur de jauge. La caractérisation dynamique des capteurs est réalisée via le développement d’un banc de test spécifique pour les mesures reproductibles de déformation. Les résultats permettent de déterminer des géométries optimisées, capables de suivre en temps réel des déformations complexes allant jusqu’aux signaux de type ECG. Des matrices de capteurs sont également réalisées et testées.
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