Élaboration et caractérisation de couches minces de LiNbO3 obtenues par pulvérisation cathodique et ablation laser pulsée

Atteindre le plein potentiel de la 5ème génération d’applications mobiles (5G) nécessite de pousser les performances des filtres acoustiques radiofréquences au-delà de leurs limites actuelles. Les filtres radiofréquences hautes performances existants (supérieurs à 2,5 GHz) sont réalisés à base de nitrure d’aluminium.Leur bande passante est cependant limitée par le faible coefficient de couplage électromécanique du nitrure d’aluminium. Dans ce contexte, en raison de son coefficient de couplage électromécanique plus élevé, le niobate de lithium semble être un bon candidat comme matériau piézoélectrique. Pour cette application, les couches de niobate de lithium doivent être stoechiométriques et soit hautement texturées, soit monocristallines. Dans le présent travail, deux techniques de dépôt ont été étudiées. Plusieurs techniques de caractérisations ont été évaluées afin de pouvoir analyser les propriétés des couches : leur cristallinité, leur rugosité, leur composition chimique ou encore leur microstructure. En effet, la couche doit répondre à un cahier des charges précis afin de pouvoir être utile pour l’application radiofréquneces.Dans un premier temps, des couches hautement texturées suivant l’axe c (correspondant à la famille de plans cristallins 001), déposées directement sur substrat silicium par pulvérisation cathodique radio fréquence à température ambiante et après recuits ont été réalisés. Dans un second temps, des couches homoépiatxiales ont été obtenues sur des substrats niobate de lithium de différentes coupes cristallines par ablation laser pulsée. De plus, les relations de croissance de niobate de lithium sur des substrats de saphir ont été mises en évidence avec cette même technique de dépôt. Enfin, les propriétés piézoélectriques de couches minces de niobate de litihum déposées sur électrodes métalliques sur des substrats de niobate de litihum, saphir et silicium ont été étudiées avec la réalisation d’un résonateur FBAR (Film Bulk Acoustic waves Resonator).