Vers une technologie piézoélectrique durable et fiable pour les dispositifs actionneur et capteur MEMS

Les pénuries avérées ou prévisibles de matériaux et la nécessaire frugalité associée à la transition énergétique créent un cadre contraint pour le déploiement durable des technologies en microélectronique et microsystème. Cette thèse s'inscrit ainsi dans une démarche qui vise à réduire fortement l'empreinte environnementale de la technologie actionneur/capteur MEMS piézoélectrique. Celle-ci repose sur l’utilisation d’un matériau fonctionnel à base de plomb, le PZT (Pb(Zr,Ti)O3), et nécessite des matériaux d’électrodes tels que Pt, Ru, Au, et des éléments dopants tels que La, Mn, Nb qui sont utilisés pour optimiser les propriétés piézoélectriques et la fiabilité électrique. Les travaux de thèse vont permettre d’identifier les verrous technologiques et proposer des solutions pour aller vers une technologie MEMS piézoélectrique durable et fiable, en s’appuyant notamment sur des Analyses de Cycles de Vie (ACV) et des données de fiabilité (durée de vie) issues de la technologie existante au LETI. Ils feront appel à de la modélisation pour optimiser les propriétés des matériaux piézoélectriques sans plomb candidats et plus généralement de l’empilement actionneur/capteur (approche material by design). Il conviendra également de considérer à la fois les matériaux et les procédés de dépôt/intégration pour tendre vers l’objectif qui est de réduire l’impact environnemental de la technologie MEMS piézoélectrique tout en conservant des propriétés matériaux/dispositifs dans les spécifications pour les applications visées.