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Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes

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347documents trouvés

18390
07/12/2018

A Nanosatellite Optoelectronic Payload Dedicated to Radiation-Induced Degradation Measurement in Erbium-Doped Fiber

A.FERNANDEZ , O.LLOPIS, C.VIALLON, N.NOLHIER, J.N.PERIE, M.COMPIN

MOST, ESE, ISAE

Manifestation avec acte : European CubeSat Symposium 2018 du 05 décembre au 07 décembre 2018, Toulouse (France), Décembre 2018, 2p. , N° 18390

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01925595

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Abstract

Radio over optical fiber (RoF) technologies appears as good candidates to address flexible payload requirements of the next generation of telecommunication satellites operating in Ku and Ka bands. In this context we have started the assembly of a 3U nanosatellite dedicated to the qualification of several erbium-doped fibers by using an optoelectronic metrology technique. The objective is hence to quantify the gain and noise figure degradation of the erbium-doped fiber amplifier (EDFA) due to cosmic ray exposure during a two years mission at a low earth orbit (LEO). This educational project is called NIMPH for "Nanosatellite to Investigate Microwave Photonics Hardware". It started in 2013 and involves students from the University of Toulouse with the support of Thales Alenia Space and CNES, the French national space agency.

145301
18665
22/11/2018

Analyse et modélisation des mécanismes de dégradation de grille des transistors à haute mobilité électronique (HEMT) de type AlGaN/GaN

O.LAZAR

MOST

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, 22 Novembre 2018, 218p., Président: R.QUERE, Rapporteurs: G.GHIBAUDO, Examinateurs: C.MOREAU, J.L.ROUX, M.LESECQ, Directeur de thèse: J.G.TARTARIN , N° 18665

Lien : https://hal.laas.fr/tel-02199849

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Abstract

The recent introduction of wide bandgap materials revolutionizes the RF field of power modules. Due to the high-power levels for telecommunication frequency bands, GaN technologies represent nowadays a major integrated alternative which is believed to gradually replace III-V GaAs technologies (SSPA amplifiers), and even to compete with wave tubes technologies (TWTA amplifiers). Development of GaN material in the last decade is proved by the market release of several GaN versions, such as GH50 and GH25 from UMS. These batches are issued from technological versions that feature delicate mastering of the various degradation mechanisms induced by thermal, electrical or RF stress: IDQ tests, HTRB, HTOL, etc. The complexity of the involved processes (thermal, piezoelectric, ...) often makes difficult the analysis of mechanisms that caused the identified damage, and it is necessary to establish a rigorous multi-physics study in order to identify the sensitive electrical and technological parameters. The analysis associated with this work are based on cross non-invasive measurements, in transient and spectral domains. This purely metrological approach reaches its limits insofar as the crossing between non-destructive and destructive data cannot be applied to the same components, nor before/after application of a stress. Therefore, the objective of this thesis consists in giving some key indicators which can be useful when converging from these industrial and under development technologies to more robust and more efficient processes. In this way, we will be able to improve also our knowledge concerning the multitude and poorly controlled degradation kinetics. The identified technologies for technological support are the qualified or under development dies, issued from UMS: GH50 and GH25. On each of these versions, we can identify limiting mechanisms both at instant t0, and during evolution under stress. From technology maturation point of view, we can identify sensitive areas that limit operational security zones of the devices, and enable technologists to improve the technological processes. In addition, this dual input technology will allow us to implement the working methods that we have developed in this thesis. Transient techniques (non-invasive), such as I-V-T DC and pulsed measurements, will be analyzed and correlated with low frequency noise measurements (in frequency domain), on witness (virgin) components. By the means of electrical measurements, gate lag and lag drain phenomena can be identified, which are the main limiting factors for power applications and pulsed radar applications. Low frequency noise characterizations are recognized as reliable indicators for the analysis of defects in different areas (active or not) of the devices under test. The analysis and the location of these noise sources is fundamental for the next step. Then, these associated measurements and modeling techniques are used to study stressed (aged) components. On one hand, the evolution of electric linearity characteristics allows the comprehension of the stress consequences on the operational behavior of the device. On the other hand, the evolution of noise spectra allows the access to a corpuscular view of the defect that initiates the lowering of the transistor performances. These evolutions constitute a reliable database, which can be used in order to better understand the immediate and slow changes in reversible and irreversible degradation process of the devices under test: modification of the Schottky diode, presence of acceptors traps, mobile and fixed charges, slow and fast traps phenomena.

Résumé

L’introduction récente des technologies à grande bande interdite vient révolutionner le segment des modules de puissance RF. De par les niveaux de puissance élevés proposés aux fréquences des bandes de télécommunications, les technologies GaN représentent désormais une alternative intégrée majeure qui vient se substituer progressivement aux technologies III-V GaAs (amplificateurs SSPA), en concurrençant même les technologies des tubes à ondes progressives (amplificateurs TWTA). Ce développement rapide des technologies GaN durant la dernière décennie s’est avéré par la mise sur le marché de nombreuses filières, telles que GH50 et GH25, issues d’UMS. Ces filières s’appuient sur des variantes technologiques qui peuvent se traduire par une maîtrise délicate des divers mécanismes de dégradation induits par les contraintes thermiques, électriques ou RF : tests IDQ, HTRB, HTOL, etc. La complexité des processus mis en jeu (effets thermiques, piézoélectriques, ...) rend souvent délicate l'analyse des mécanismes qui induisent les dégradations observées, et il est nécessaire d’établir une étude rigoureuse multi-physique, afin d'identifier les paramètres électriques et technologiques sensibles. Les analyses associées à ces travaux s’appuient sur des mesures non-invasives, croisées dans les domaines temporel et spectral. Cette approche purement métrologique connait des limites dans la mesure où le croisement de données non-destructives et destructives ne peuvent pas être appliquées sur les mêmes composants, ni avant / après application de la contrainte. L’objectif de cette thèse est ainsi de pouvoir faire converger ces technologies industrielles et en phase de transfert vers des procédés plus robustes et plus performants, en améliorant notre connaissance des cinétiques de dégradation nombreuses et encore mal maîtrisées. Les technologies identifiées pour venir en support technologique sont les filières qualifiées ou en phase de l’être coté UMS : GH50 et GH25. Sur chacune des technologies, nous pourrons identifier les mécanismes limitatifs tant à l’instant t0, que lors de l’évolution sous contrainte. Dans une vision de maturation technologique, nous pourrons identifier les zones sensibles qui limitent les zones de sécurité opérationnelle des dispositifs, et qui permettent aux technologues d’améliorer les procédés technologiques. De plus, cette double entrée technologique permettra d’éprouver les méthodes de travail que nous avons mis en œuvre lors de cette thèse. Les techniques de mesure temporelles (non-invasives), telles que les mesures I-V-T DC et pulsées, seront analysées et corrélées avec les mesures de bruit basse fréquence (analyse fréquentielle), sur des composants témoins (vierges). Les mesures électriques permettent d’identifier les phénomènes de gate lag et de drain lag, qui sont des facteurs limitatifs pour les applications de puissance et applications pulsées radar. Le bruit basse fréquence est quant à lui reconnu pour permettre une analyse des défauts dans les différentes zones, actives ou pas, des composants étudiés. L’analyse et la localisation de ces sources de bruit est indispensable pour l’étape suivante. Ces techniques de mesures et modèles associés seront ensuite mis à profit pour étudier des composants stressés (vieillis). D’une part, l’évolution des caractéristiques électriques de linéarité autorisera l’appréhension des conséquences du stress sur le comportement opérationnel des dispositifs. De l’autre part, l’évolution des spectres de bruit donnera l’accès à une vision plus corpusculaire de ce qui entame l’abaissement des performances des transistors. Cette évolution constituera une base de données fiable, qui servira à mieux cerner les changements immédiats et lents des processus de dégradation réversibles et irréversibles des composants sous test : modification de la diode Schottky, présence de pièges accepteurs, charges mobiles et fixes, phénomènes de pièges lents et rapides.

Mots-Clés / Keywords
GaN; HEMT; Phénomènes de dégradation; Contact Schottky de grille; Action des charges; Caractérisations spectrales et transitoires; Degradation phenomena; Schottky gate contact; Charges action; Spectral and transient characterization;

147733
18415
25/10/2018

Chromatic Dispersion measurement of short optical fibers by sinusoidal phase modulation of a monochromatic light

A.LY, G.BAILLY, A.FERNANDEZ , O.LLOPIS

MOST, I2C

Manifestation avec acte : International Topical Meeting on Microwave Photonics ( MWP ) 2018 du 22 octobre au 25 octobre 2018, Toulouse (France), Octobre 2018, 4p. , N° 18415

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01925596

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Abstract

We report a simple method to measure the chromatic dispersion of short length optical fibers using phase modulation of a continuous-wave light. The results obtained were exploited to design a coupled optoelectronic oscillator with optimization of its intracavity dispersion.

145543
18549
25/10/2018

High frequency characterization of a vertical electro-absorption modulator for data communications

L.MARIGO-LOMBART, C.VIALLON, A.RUMEAU, O.GAUTHIER-LAFAYE, A.MONMAYRANT, H.THIENPONT, K.PANAJOTOV, G.ALMUNEAU

PHOTO, MOST, I2C, Bruxelles

Manifestation avec acte : International Topical Meeting on Microwave Photonics ( MWP ) 2018 du 22 octobre au 25 octobre 2018, Toulouse (France), Octobre 2018 , N° 18549

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01980197

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146437
18535
25/10/2018

All photonic-gain Optoelectronic Oscillator at 10 GHz

O.LELIEVRE, V.CROZATIER, G.BAILI, P.BERGER, P.NOUCHI, D.DOLFI, L.MORVAN, O.LLOPIS, F.GOLDFARB, F.BRETENAKER, K.MEZKHANI, R.BRENOT, J.F.PARET, A.GARREAU, P.CHARBONNIER, F.DUPORT, F.VAN DIJK

Thales R&T, MOST, LAC, ALCATEL THALES III-V

Manifestation avec acte : International Topical Meeting on Microwave Photonics ( MWP ) 2018 du 22 octobre au 25 octobre 2018, Toulouse (France), Octobre 2018 , N° 18535

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01990902

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Abstract

We present a 10 GHz optoelectronic oscillator (OEO) based on optical amplification. The setup uses a 1-km of standard optical fiber at 1.5 μm and a semiconductor optical amplifier (SOA). The phase noise is -90 dBc/Hz at 100 Hz and 132 dBc/Hz at 10 kHz, currently limited by the oscillator noise floor.

146362
18337
18/10/2018

Contribution aux analyses de fiabilité des transistors HEMTs GaN ; exploitation conjointe du modèle physique TCAD et des stress dynamiques HF pour l'analyse des mécanismes de dégradation.

D.SAUGNON

MOST

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, 18 Octobre 2018, 194p., Président: , Rapporteurs: O.LATRY, D.PLANSON, Examinateurs: C.AUPETIT-BERTHELEMOT, Y.CORDIER, A.SOLTANI, Directeurs de thèse: J.G.TARTARIN, F.BOONE, H.MAHER , N° 18337

Lien : https://hal.laas.fr/tel-01922315

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Résumé

Dans la course aux développements des technologies, une révolution a été induite par l’apparition des technologies Nitrures depuis deux décennies. Ces technologies à grande bande interdite proposent en effet une combinaison unique tendant à améliorer les performances en puissance, en intégration et en bilan énergétique pour des applications hautes fréquences (bande L à bande Ka en production industrielle). Ces technologies mobilisent fortement les milieux académiques et industriels afin de proposer des améliorations notamment sur les aspects de fiabilité. Les larges efforts consentis par des consortiums industriels et académiques ont permis de mieux identifier, comprendre et maîtriser certains aspects majeurs limitant la fiabilité des composants, et ainsi favoriser la qualification de certaines filières. Cependant, la corrélation et l’analyse physique fine des mécanismes de dégradation suscite encore de nombreux questionnements, et il est indispensable de renforcer ces études par une approche d’analyse multi-outils. Nous proposons dans ce travail de thèse une stratégie d’analyse selon deux aspects majeurs. Le premier concerne la mise en oeuvre d’un banc de stress qui autorise le suivi de nombreux marqueurs électriques statiques et dynamiques, sans modifier les conditions de connectiques des dispositifs sous test. Le second consiste à mettre en oeuvre un modèle physique TCAD le plus représentatif de la technologie étudiée afin de calibrer le composant à différentes périodes du stress. Le premier chapitre est consacré à la présentation des principaux tests de fiabilité des HEMTs GaN, et des défauts électriques et/ou structuraux recensés dans la littérature ; il y est ainsi fait état de techniques dites non-invasives (c.-à-d. respectant l’intégrité fonctionnelle du composant sous test), et de techniques destructives (c.-à-d. n’autorisant pas de reprise de mesure). Le second chapitre présente le banc de stress à haute fréquence et thermique développé pour les besoins de cette étude ; l’adjonction d’un analyseur de réseau vectoriel commutant sur les quatre voies de tests permet de disposer de données dynamiques fréquentielles, afin d’interpréter les variations du modèle électrique petit-signal des modules sous test à différentes périodes du stress. Des résultats de vieillissement de composants HEMTs GaN à 4,2GHz, réalisés à température ambiante et pour différents points de compression de la puissance de sortie, sont interprétés, conduisant à des observations originales quant au mécanisme de dégradation identifié. Le troisième chapitre porte sur la simulation physique TCAD de transistor HEMT GaN ; ce modèle est calibré sur une filière industrielle (sur laquelle nous disposons de nombreuses données), mais peut-être adapté selon les aménagements technologiques d’autres filières. Notre modèle a été aménagé afin de rendre compte au premier ordre de l’impact des charges fixes (selon leur localisation) sur les instabilités des tensions de seuil et de la densité de porteurs dans le canal, observées après contraintes HTOL. Ce modèle permet de distinguer des effets propres au canal de ceux induits par la commande de grille. Dans le dernier chapitre, nous exploitons la technologie GaN développée à l’Université de Sherbrooke pour concevoir un prototype d’amplificateur mono-étage MMIC et hybride à 4,2GHz.

Mots-Clés / Keywords
Nitrure de Gallium; HEMTs; Amplificateurs hybride; Amplificateurs MMIC; Fiabilité; Stress à haute fréquence;

144972
18635
25/09/2018

Fully Automated RF-Thermal Stress Workbench with S-Parameters Tracking for GaN Reliability Analysis

J.G.TARTARIN, D.SAUGNON, B.FRANC, H. MAHER, F.BOONE

MOST, IDEA, LN2

Manifestation avec acte : European Microwave Integrated Circuits Conference (EuMIC) 2018 du 23 septembre au 25 septembre 2018, Madrid (Espagne), Septembre 2018, pp.17-20 , N° 18635

Lien : https://hal.laas.fr/hal-02088200

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Abstract

The rapid development of III-V technologies for telecommunication and radar markets need the meeting of performances (power, frequency) criteria as well as reliability assessment. Nitride HEMT technologies are known to reveal a large variety of failure electrical signatures, and it is also largely accepted that multi-tools (multi physics) approaches is the only suitable way to understand the failure mechanisms and to improve the technologies. Experimental stress workbenches usually allow to track a given number of static/dynamic parameters, but specific characterization are only performed at initial and final steps on the devices. This paper proposes a new approach with S-parameters measurement performed during RF stresses without removing the devices under test (in a thermally controlled oven). Then intermediate knowledge of the electrical (small signal) behavior of the devices can be assessed, and crossed with large-signal and static time-dependent signatures.

147235
18272
15/07/2018

Highly spectrally pure 90 GHz signal synthesis using a coupled optoelectronic oscillator

A.LY, V.AUROUX, R.KHAYATZADEH, N.GUTIERREZ PANOZZO, A.FERNANDEZ , O.LLOPIS

MOST

Revue Scientifique : IEEE Photonics Technology Letters, Vol.30, N°14, pp.1313-1316, Juillet 2018 , N° 18272

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01863561

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Abstract

A 90 GHz frequency reference is synthesized through harmonic generation from a 30 GHz coupled optoelectronic oscillator. The 30 GHz signal and its third harmonic feature an average power level of −5.6 dBm and −15.8 dBm respectively at the photodiode output. Phase noise measurements at 30 GHz and 90 GHz have been performed and phase noise levels as low as −114.4 dBc/Hz at 1 kHz offset for the fundamental and −104 dBc/Hz at 1 kHz offset frequency for the 90 GHz signal have been obtained.

144584
18409
03/07/2018

ETUDE NUMERIQUE SUR LA DEPENDANCE SPECTRALE COMPLEXE DU COUPLAGE OPTIQUE DANS LA GENERATION DE PEIGNES KERR PAR DES RESONATEURS DE Si3N4

N.GUTIERREZ PANOZZO, A.FERNANDEZ , S.CALVEZ, O.LLOPIS

MOST, PHOTO

Manifestation avec acte : Journées Nationales d'Optique Guidée ( JNOG ) 2018 du 03 juillet au 06 juillet 2018, Toulouse (France), Juillet 2018, 3p. , N° 18409

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01926244

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Résumé

Nous présentons une approche numérique nouvelle permettant de modéliser un résonateur optique en Si3N4 à couplage d'accès vertical. Cette approche itérative innovante consiste à séparer la propagation intra-cavité décrite par l'équation non-linéaire de Schrödinger (NLS) de la propagation dans le coupleur d'accès décrite par une matrice de transfert complexe. Ceci nous permet de quantifier le seuil de déclenchement et la dynamique de la génération de peignes Kerr fortement dépendants des propriétés spectrales du coupleur et de la cavité résonante.

145468
18280
03/07/2018

Oscillateur optoélectronique couplé pour la génération d'ondes millimétriques à haute pureté spectrale

A.LY, R.KHAYATZADEH, V.AUROUX, N.GUTIERREZ PANOZZO, A.FERNANDEZ , O.LLOPIS

MOST

Manifestation avec acte : Horizons de l'Optique ( Optique ) 2018 du 03 juillet au 03 juillet 2018, Toulouse (France), Juillet 2018, 2p. , N° 18280

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01863569

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Résumé

Un oscillateur optoélectronique couplé à 30 GHz fait l’objet d’une étude expérimentale et théorique. Le bruit de phase du signal à 30 GHz est particulièrement optimisé. La capacité du système à délivrer des signaux à plus haute fréquence en exploitant la non - linéarité du peigne optique est présenté, avec un exemple de génération de signal à 90 GHz.

144602
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