Caractérisation et modélisation des matériaux et des sytèmes
IES Engineering propose son expertise dans la caractérisation et la modélisation des matériaux et des systèmes dans les domaines suivants:
Photovoltaïque
IES Engineering propose des prestations ou des études pouvant être conduites sur les thématiques de l’efficacité énergétique et de la microélectronique (transistors bipolaires silicium) avec des compétences et des moyens en caractérisations électrique, optique, thermique et de modélisations.
L’équipe est spécialisée dans la caractérisation de cellules photovoltaïques, pouvant réaliser des mesures à très faible courant pour déterminer des courants d’obscurité de cellules PV, des caractérisations électrique et optique (I(V), C(V), TLM, réponse spectrale (external quantum efficiency -EQE), mesure de rendement sous éclairement…).
Des moyens de mesures en température permettent de déterminer des effets thermiques à l’origine de la dégradation des performances des composants dans des conditions extrêmes, ou caractériser des défauts dans les matériaux.
Conditions standard de qualification des cellules.
- Salle de caractérisation de cellules PV soleil artificiel
- Simulateur solaire spectre de référence AM1.5D pour qualifier les cellules solaires
- Modélisation, simulation de systèmes avec cellules photovoltaïques
- Plage spectrale 300 – 3000nm
- Spectrophotomètre 300-3000nm JASCO
Un ensemble d’outils numériques internes de modélisations spécifiques a été développé permettant la mesure de propriétés physiques (optiques, électriques et thermiques) de différents alliages pour optimiser la structure de cellule multi-jonction.
HF, RF, hyperfréquences, térahertz
IES Engineering propose une gamme de prestations dans les thématiques technologiques dédiées aux hyperfréquences (400MHz – 0.1THz systèmes optiques non visible), au domaine du Térahertz (0,1THz – 10THz), et des applications des objets intelligents (type capteurs RFID).
Ces prestations vont de la conception à l’étude de systèmes hautes fréquences (antennes, radars, systèmes de communication sans fil) aussi bien en modélisation, qu’en mesure et en caractérisation.
Notre équipe possède des logiciels de simulation électromagnétique 3D (CST Studio Suite) et du matériel spécifique (chambre anéchoïde) et coûteux, nécessaires à la conception et la caractérisation de vos dispositifs.
(400MHz – 1THz).
- Salle de manipulation et fabrication/conception d’antennes circuits, systèmes radar, mesure et caractérisation
- Chambre anéchoïde (SIEPEL) avec protection cage Faraday:
- Qualifiée à partir de 1GHz
- Dimensions utiles: 7.54m x 3.4m x 2.35m(H)
- Logiciels de simulation électromagnétique 3D CST Studio Suite
(0,1THz-10THz, 3mm-30µm), en particulier la mesure de faibles contrastes d’indice.
Acoustique
Dans le cadre de l’évaluation et de la caractérisation non destructive de matériaux et de systèmes, notre équipe se concentre sur la compréhension des phénomènes d’interaction ondes acoustiques et milieux de propagation pour vous proposer des solutions ultrasonores de caractérisation non destructive ou de contrôle multi-échelles des comportements mécaniques d’un large panel de matériaux et structures.
Imagerie des modes de résonances de structures complexes / propriétés volumiques à partir de mesures surfaciques.
- Vibromètre laser
- Méthodes d’inversion numérique
- Caractérisation acoustique multi-fréquentielle (1kHz →50MHz) des propriétés acoustiques et rhéologiques d’une grande variété de matériaux liquides ou solides, et structures
- Détermination des propriétés viscoélastiques et prédiction des lois de comportement mécanique de matériaux complexes
- Mesure des viscosités (de cisaillement, longitudinale, de volume) de liquides pour une grande gamme de fréquences (Hz – 10aine de MHz)
- Imagerie ultrasonore de surface et sous-surface de matériaux optiquement opaques
- Détection de défaillance, défauts et anomalies dans les dispositifs, les assemblages et les matériaux avec une résolution pouvant aller jusqu’à de quelques dizaines de microns
- Dispositif de microscopie acoustique (C-SCAN) pour l’imagerie ultrasonore dans des matériaux optiquement opaques
- Équipement de synthèse, polarisation, fonctionnalisation, caractérisation de matériaux piézoélectriques
- 1 caméra acoustique sonore pour localiser des sources sonores
- Machines de calcul
- Codes numériques
Électronique, mécanique, thermique
Notre équipe peut vous aider dans la réalisation et la mise en œuvre de systèmes de mesure complexes grâce à sa maîtrise de matériaux fonctionnels, leur caractérisation et leur intégration au sein de (micro‐ et macro‐) dispositifs.
Ces compétences sont renforcées par le développement propre d’une électronique associée et du traitement du signal autorisant une évaluation ou un contrôle.
La force de notre équipe réside dans la maîtrise de l’intégralité des étapes essentielles de conception et de réalisation de :
- Capteurs acoustiques
- Dispositifs thermiques
- Gyroscope, accéléromètre
- Systèmes de mesure en milieux extrêmes
Mesure de propriétés électriques de matériaux, composants ou de systèmes (mesure à très faible courant, mesure de courants de fuite, etc.).
- Electrique : diélectrique, permittivité, susceptibilité sur large bande de fréquence (<2.45GHz)
- Analyseur de réseau
- Pont d’impédance
- Banc de test électrique et mécanique
- 2 x étuves de chauffage et de séchage Memmert (dont UF 160+)
- Mini four Isotech-Gemini 5505LRI
- Etuve -75°C / +180°C qui peut être instrumentée pour faire du cyclage pilotable
- Équipement de micro-caractérisation électrique, fluidique et acoustique
- Microscope TePLa
- Caractérisation acoustique multi-fréquentielle (1kHz →50MHz) des propriétés acoustiques et rhéologiques d’une grande variété de matériaux liquides ou solides, et structures. Détermination des propriétés viscoélastiques et prédiction des lois de comportement mécanique de matériaux complexes.
- Mesure des viscosités (de cisaillement, longitudinale, de volume) de liquides pour une grande gamme de fréquences (Hz – 10aine de MHz).
- 1 rhéomètre
- 2x pots vibrants avec plusieurs gammes de fréquence:
Brüel & Kjær LDS V406 / masse max. 10kg / accélération max. 100g / fréquence 5Hz – 9kHz- Brüel & Kjær 4809 cooling assistance, pour petit objet / masse max. 30 g / accélération max. 100g / fréquence 10Hz – 20kHz
- Table gyroscopique
- Centrifugeuse continue 18.000 rpm Hettich EBA12
Analyse thermique de matériaux ou de systèmes.
- Etuve -75°C / +180°C, peut être instrumentée pour faire du cyclage pilotable
- Deux caméras infrarouges
Microélectronique
La caractérisation électrique de composants microélectroniques est une spécialité de l’équipe, en particulier celle du bruit basse fréquence (1 Hz –100 kHz), par exemple sur des transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGe:C issus de filières BiCMOS avancées. Mesure du bruit en entrée (SIb), montage haute impédance, et mesure du bruit en sortie (SIc), montage faible impédance.
Le laboratoire peut aussi réaliser la caractérisation des structures à base d’effet Hall quantique, ou la caractérisation de transistors MOS.
- Outil de caractérisation de microélectronique
- Mesure sous pointes
- Modélisation SPICE
Optique
- Étude des propriétés optiques de matériaux à basse température (10-300K)
- Microscopie optique dans l’infra-rouge (ATR, GIR)
- Banc de photoluminescence à spectromètre à transformée de Fourier
- Microscopie FTIR
Matériaux isolants
IES Engineering propose une thématique sur l’énergie électrique et la fiabilité des matériaux utilisés dans le génie électrique.
Les matériaux isolants jouent un rôle essentiel dans la fiabilité des applications électriques et électroniques. Subséquemment, notre équipe s’intéresse à la compréhension, à court et long terme, des phénomènes diélectriques qui se développent dans les matériaux sous l’effet de contraintes thermiques, électriques, et environnementales, et des phénomènes liés à la dégradation des matériaux et des composant, afin de proposer leur caractérisation électrique.
Notre équipe dispose de différents moyens pour réaliser la caractérisation de matériaux isolants, dont d’importants moyens d’études diélectriques:
- Mesure de résistivité
- Détermination de tension de claquage
- Mesure des pertes diélectriques d’un matériau isolant
Possibilité de couplage avec contraintes atmosphériques (1 mbar – 1 bar)- Charge d’espace et champ électrique interne à état statique.
Méthode de l’Onde Thermique non destructive
- Courants de décharge thermo stimules. Au sein d’une étuve, une montée en température produit une relaxation des charges au sein de l’isolant. Mesure d’énergies d’activation et de temps de relaxation
- Banc de conductivité électrique en température et hygrométrie contrôlées. Pour diélectriques dans la gamme [10-13 S – 10-17 S]
- Cartographie et décroissance de potentiel de surface sous température et hygrométrie contrôlées
- Banc de rigidité diélectrique (claquage) jusqu’à 60 kV AC et 150 kV DC
- Banc de décharge partielle. Ionisation de défauts du diélectrique, caractérisation des défauts du matériau. Jusqu’à 20 kV AC
- Banc de spectroscopie diélectrique. Détermination du facteur de pertes des diélectriques, permittivité. Analyse en fréquence quelques volts en AC, entre 0,1Hz et 100 kHz (500 kHz). Eventuellement en température de -180°C à +200°C
- Banc de mesure diffusivité thermique
- Générateur HT d’onde de choc 5 _ 6 kV qq centaines de kHz
- Electromètres amplificateur de courant
Milieux radiatifs
Nos équipes peuvent élaborer et mettre en œuvre des modèles et des méthodes de caractérisation de fonctionnement de composants ou de systèmes électroniques exposés à différents types de particules radiatives. L’interaction individuelle ou cumulée de ces particules avec les matériaux constituant les circuits intégrés est à l’origine d’effets singuliers ou d’effets de dose qui peuvent altérer la fiabilité des systèmes, en induisant différents types de défaillances à l’échelle des fonctions électroniques élémentaires.
Caractérisation des effets des rayonnements X sur le fonctionnement des composants et des dispositifs électroniques.
Notre équipe développe des méthodologies de caractérisation de la charge piégée dans les oxydes du composant afin de les évaluer, en prenant en compte à la fois les spécificités de celui-ci et de ses conditions d’utilisation en environnement radiatif.
Nous proposons des caractérisations de composants portant sur tous les types d’évènements susceptibles d’être observés à la suite du passage d’une particule dans un composant : les phénomènes de Burnout (SEB) ou de Latchup (SEL) dans les composants de puissance, les aléas logiques (SEU) dans les mémoires SRAM, le déclenchement du Latchup (SEL) dans les inverseurs, la propagation d’impulsions transitoires (SET) dans les systèmes logiques.
Nos équipes s’intéressent aux effets de synergie liés à des contraintes combinées effets électromagnétiques / effets radiatifs et dispose d’outils d’analyses fins pour la caractérisation locale de matériaux et pour la compatibilité électromagnétique (CEM) dont l’injection et l’imagerie électromagnétique en champ proche.
- Injection électromagnétique et l’imagerie électromagnétique en champ proche
Électrotechnique
Mesure des performances de machines électriques dynamiques (convertisseur électromécanique) et machines électriques statiques.
- Bancs d’essais de machines électriques dynamiques (tournantes et linéaires)
Convertisseur-non-isole-28V-300V-10KW. - Caractérisations mécanique, électrique et thermique
- Intégration : miniaturisation de systèmes, nanotechnologies, intégration de puissance, etc.
- Communication : hyperfréquences, RFID, IoT-Internet des Objets
- Vectorisation : micro-nano satellites, drones, bateaux, etc.
- Performance : sources et détecteurs IR & THz, composants faible bruit
- Autonomie énergétique : efficacité, micro-sources d’énergie
- Composants et systèmes sous fortes contraintes ou en environnement hostile: stress électrique, thermique, radioactif, laser, RF, et environnement marin, terrestre, spatial, biologique, etc.