Propriétés électromagnétiques de nanofils métalliques magnétiques orientés : effets non-réciproques

Microwave devices mostly use ferrite circulators, which need an external magnetic bias. Cost and size of these circulators lead to study various materials in order to replace the ferrites. Among the candidates, irradiated polymer membranes, filled by oriented magnetic metallic nanowires, have already been used in an unbiased non-reciprocal device, which exhibits more than 10 dB insertion loss. Lower insertion loss is required to make efficient nanowired circulators. In this thesis, the nanowired membrane properties, useful for designing, modelling and making non-reciprocal devices, are studied. Contribution of the different loss factors can then be estimated, thus allowing to identify the key loss factor and then to propose solutions to reduce conductor loss, magnetic loss, and dielectric loss in new devices. Device modelling and measurement of these solutions are carried out. The performance improvement can then be quantified. Finally, new nanowired membrane technologies to be explored are suggested, as they could allow achieving the implementation of all the solutions into the same device.L'objectif de cette thèse est d'étudier la possibilité d'utiliser des membranes chargées de nanofils métalliques magnétiques comme matériau non-réciproque dans des circulateurs hyperfréquence. Ces dispositifs utilisent très largement des ferrites polarisés par des aimants permanents, ce qui les rend coûteux et encombrants. Le remplacement de ces ferrites par des membranes de polymère irradié, chargées de nanofils métalliques magnétiques orientés, a déjà donné naissance à un dispositif présentant un effet non-réciproque sans polarisation externe, mais avec des pertes d'insertion de plus de 10 dB. La réduction des pertes d'insertion des dispositifs à membranes chargées de nanofils est recherchée. Dans le cadre de cette thèse, les propriétés du matériau utiles à la conception, à la simulation et à la réalisation de dispositifs non-réciproques sont étudiées. La contribution des différents facteurs de dissipation aux pertes d'insertion est évaluée, ce qui permet d'identifier les facteurs clés et de proposer des solutions réduisant les pertes conducteurs, les pertes magnétiques, et les pertes diélectriques par rapport au dispositif pré-existant. La pertinence de ces solutions est évaluée par les simulations et mesures de dispositifs. Enfin, de nouvelles technologies à explorer sont proposées pour la fabrication du diélectrique à nanofils magnétiques, elles permettraient d'appliquer conjointement les diverses solutions de réduction de pertes présentées dans cette thèse