Brevet FR3143256A1 — publié le 20240614

Elément actif piézoélectrique pour système électromécanique La présente description concerne un élément actif (200) apte à réaliser une fonction électromécanique pour un système électromécanique, l’élément actif comprenant, entre une première face (200A) et une deuxième face (200B) sensiblement parallèle à la première face : - une couche active (210) adaptée pour, sous l’effet d’un signal électrique, passer dans un état mécaniquement contraint destiné à générer une flexion de l’élément actif selon une direction sensiblement perpendiculaire à la première face, et/ou inversement pour produire un signal électrique sous l’effet d’une contrainte mécanique subie ; - une couche de maintien (202) ; et - une couche intermédiaire (204) entre la couche active et la couche de maintien ; l’épaisseur de la couche intermédiaire étant au moins 1,2 fois supérieure à l’épaisseur de la couche de maintien ; et le module de Young de la couche intermédiaire étant strictement inférieur au module de Young de la couche de maintien. Figure pour l'abrégé : Fig. 2A Elément actif piézoélectrique pour système électromécanique La présente description concerne de façon générale les systèmes électromécaniques, et notamment les microsystèmes électromécaniques ("MEMS", ou "MicroElectroMechanical Systems" en anglais). En particulier, la présente description concerne un élément actif piézoélectrique pour un système électromécanique, par exemple un élément actif sous forme de membrane ou un élément actif en porte-à-faux, ("cantilever" en anglais), telle une poutre, susceptible de fléchir sous l’effet d’un signal électrique (mode actionneur), et/ou inversement de produire un signal électrique sous l’effet d’une déformation subie (mode capteur). Les microsystèmes électromécaniques connus de l’état de la technique, qu’ils soient destinés à assurer une fonction de capteur et/ou d’actionneur, peuvent exercer ladite fonction via un élément actif adapté pour transformer un signal électrique en un signal physique, et/ou inversement. L’élément actif peut former une membrane ou un élément en porte-à-faux, ou cantilever. Un élément en porte-à-faux est, par exemple, une poutre fixée en un point à un support, par exemple en une extrémité, l’autre extrémité pouvant être libre et s’étendre au-dessus d’une cavité. Une membrane est fixée en plusieurs points, par exemple le long d’une circonférence de ladite membrane, à un support. Un élément actif sous forme de poutre ou de membrane peut comprendre un matériau piézoélectrique, il est alors adapté à transformer un signal électrique en une force mécanique (transduction électromécanique), et/ou une force mécanique en signal électrique (transduction mécanoélectrique). L’effet de transduction électromécanique peut être utilisé pour diverses applications, par exemple pour réaliser un actionneur électromécanique, un élément haptique, un haut-parleur, un générateur d'ondes ultrasonores, etc. L’effet de transduction mécanoélectrique peut être utilisé pour diverses applications, par exemple pour réaliser un capteur de pression ou de déformation, un microphone, etc. Par exemple, lorsqu’un signal électrique est appliqué à un élément actif sous forme d’une poutre piézoélectrique, une contrainte longitudinale, en compression ou en tension, apparait dans le matériau piézoélectrique, et lorsque la poutre est fixée à une seule de ses extrémités à un support, la poutre se déforme, par exemple en flexion. Une poutre, ou une membrane, piézoélectrique peut être une structure multicouche, par exemple une structure unimorphe, c’est-à-dire comprendre une couche active piézoélectrique reposant sur une couche non nécessairement active adaptée à suivre la déformation induite par la couche active. Un exemple d’une telle poutre piézoélectrique est décrit dans le brevet US10062832B2 dans lequel une poutre en porte-à-faux est reliée à un substrat via un plot d’ancrage, ou ancrage, de sorte à fournir une cavité entre le substrat et la poutre pour que celle-ci puisse se déplacer en flexion en direction du substrat et/ou en direction opposée au substrat. Par exemple, la poutre piézoélectrique comprend une couche de base, une électrode inférieure sur la couche de base, une couche piézoélectrique sur l’électrode inférieure, et une électrode supérieure sur la couche piézoélectrique. Toutefois, une telle poutre piézoélectrique présente certains inconvénients, par exemple les performances de la poutre piézoélectrique peuvent être limitées, notamment en termes de force mécanique, ou d’énergie mécanique, délivrée. Il existe un besoin d’un élément actif piézoélectrique, par exemple sous la forme d’une membrane ou d’une poutre en porte-à-faux, dont les performances soient améliorées. Il serait souhaitable de pouvoir augmenter la force mécanique, ou l’énergie mécanique, produite par l’élément actif piézoélectrique, par exemple pour un même signal électrique. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des éléments actifs piézoélectriques connus. Un mode de réalisation prévoit un élément actif apte à réaliser une fonction électromécanique pour un système électromécanique, l’élément actif comprenant, entre une première face et une deuxième face sensiblement parallèle à la première face : - une couche active adaptée pour, sous l’effet d’un signal électrique, passer dans un état mécaniquement contraint destiné à générer une flexion de l’élément actif selon une direction sensiblement perpendiculaire à la première face, et/ou inversement pour produire un signal électrique sous l’effet d’une contrainte mécanique subie ; - une couche de maintien ; et - une couche intermédiaire entre la couche active et la couche de maintien ; l’épaisseur de la couche intermédiaire étant au moins 1,2 fois supérieure à l’épaisseur de la couche de maintien ; et le module de Young de la couche intermédiaire étant strictement inférieur au module de Young de la couche de maintien. Selon un mode de réalisation, la couche active comprend une couche de matériau piézoélectrique. Selon un mode de réalisation, la couche de matériau piézoélectrique présente une première face et une deuxième face sensiblement parallèle à la première face, et la couche active comprend en outre : - une première électrode recouvrant au moins partiellement la première face de la couche de matériau piézoélectrique ; et - une deuxième électrode recouvrant au moins partiellement la deuxième face de la couche de matériau piézoélectrique ; les première et deuxième électrodes étant électriquement conductrices, par exemple destinées à transmettre le signal électrique entre chacune des première et deuxième faces de la couche de matériau piézoélectrique. Selon un mode de réalisation, le ratio de l’épaisseur de la couche intermédiaire sur l’épaisseur de la couche de maintien est compris entre 1,2 et 7, par exemple entre 2 et 3. Selon un mode de réalisation, le ratio du module de Young de la couche de maintien sur le module de Young de la couche intermédiaire est supérieur à 10, par exemple supérieur à 20, ou supérieur à 50. Selon un mode de réalisation, la couche intermédiaire comprend : - un matériau isolant, par exemple un polymère ; ou - un matériau conducteur isolé de la couche active par une première couche isolante, et par exemple également isolé de la couche de maintien par une deuxième couche isolante. Selon un mode de réalisation, la couche intermédiaire est une couche pleine. Selon un mode de réalisation, la couche de maintien comprend au moins un des matériaux choisi parmi : silicium, cuivre, nickel, aluminium, dioxyde de silicium. Selon un mode de réalisation, l’élément actif est une poutre en porte-à-faux. Selon un mode de réalisation, l’élément actif est une membrane. Un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d’un élément actif selon un mode de réalisation, le procédé comprenant : - la fourniture d’un première structure comprenant un premier substrat surmonté par une première couche destinée à former la couche de maintien, ladite première couche étant surmontée par une deuxième couche destinée à former tout ou partie de la couche intermédiaire, ladite deuxième couche affleurant une première face de la première structure ; - la fourniture d’un deuxième structure comprenant un deuxième substrat surmonté par une première couche de séparation en contact avec une deuxième couche de séparation, la deuxième couche de séparation étant surmontée par une troisième couche destinée à former la couche active, par exemple en incluant la deuxième couche de séparation, la troisième couche affleurant une première face de la deuxième structure ; - l’assemblage de la première face de la première structure à la première face de la deuxième structure ; et - la séparation des première et deuxième couches de séparation. Selon un mode de réalisation, la troisième couche comprend une couche de matériau piézoélectrique et une couche d’électrode formant une première électrode de la couche active, la deuxième couche de séparation formant une deuxième électrode de la couche active. Selon un mode de réalisation, la première couche de séparation comprend du dioxyde de silicium ou un nitrure de silicium, et la deuxième couche de séparation comprend un métal, par exemple un métal noble. Un mode de réalisation prévoit un système électromécanique comprenant un élément actif selon un mode de réalisation, et un support, l’élément actif étant maintenu en au moins un point, par exemple en au moins un bord ou une extrémité, audit support. Selon un mode de réalisation, le système électromécanique est un microsystème électromécanique. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la est une vue en coupe schématique représentant un exemple d’élément actif sous forme de poutre piézoélectrique au repos ; la est une vue en coupe schématique représentant la poutre piézoélectrique de la en flexion ; la est une vue en coupe schématique représentant un élément actif sous forme de poutre piézoélectrique selon un mode de réalisation, au repos ; la est une vue en coupe schématique représentant la poutre piézoélectrique de la en flexion ; la illustre une courbe représentant l’énergie mécanique de sortie d’un élément actif piézoélectrique selon un mode de réalisation en fonction du module de Young de la couche intermédiaire ; la représente des résultats en termes d’énergie mécanique de sortie d’un élément actif piézoélectrique selon un mode de réalisation en fonction de différentes épaisseurs de la couche intermédiaire et de la couche de maintien ; la illustre des courbes représentant le déplacement libre de deux éléments actifs piézoélectriques différents, un avec couche intermédiaire et un sans couche intermédiaire, en fonction de la force bloquée ; et la , la , la , la , la et la sont des vues en coupe représentant des étapes d’un procédé de fabrication d’un élément actif piézoélectrique selon un mode de réalisation. De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, on a représenté principalement l’élément actif piézoélectrique, ainsi qu’un support pouvant faire partie d’un système électromécanique intégrant cet élément actif, sans détailler les autres éléments du système électromécanique, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec des éléments usuels d’un système électromécanique. De même, les circuits de commande et de retour de l’élément actif piézoélectrique n’ont pas été représentés, étant compatibles avec des circuits de commande et de retour usuels. De plus, les diverses utilisations qui peuvent être faites de l’élément actif piézoélectrique décrit n'ont pas été détaillées, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les applications usuelles des éléments piézoélectriques. Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. Dans la description qui suit, une hauteur ou une épaisseur correspond à une dimension prise dans la direction Z, perpendiculaire à la face supérieure de l’élément actif, qui peut correspondre à une direction verticale, une longueur correspond à une dimension prise dans la direction X, parallèle à la face supérieure de l’élément actif, qui peut correspondre à une direction horizontale, et une largeur correspond à une dimension prise dans la direction Y, parallèle à la face supérieure de l’élément actif et perpendiculaire à la direction X. Les figures 1A et 1B sont des vues en coupe schématiques représentant un exemple d’élément actif 100 sous forme de poutre piézoélectrique, respectivement au repos et en flexion. En particulier, les figures 1A et 1B représentent un élément actif unimorphe sous forme de poutre en porte-à-faux (désignée "poutre", par simplification). L’élément actif est adapté à être intégré dans un système électromécanique, typiquement dans un MEMS. Dans l’exemple illustré, l’élément actif 100 est fixé en une première extrémité 100C à un support 12, qui peut faire partie d’un MEMS 10, représenté sous forme de bloc en pointillés. La deuxième extrémité 100D peut être libre. L’élément actif 100 comprend, d’une face supérieure 100A vers une face inférieure 100B essentiellement parallèle à la face supérieure, une couche active 110 reposant sur une couche de maintien 102. La couche active 110 comprend un matériau piézoélectrique qui est adapté à subir une force longitudinale (F L ), en compression et/ou en tension, dès lors qu’un signal électrique lui est imposé, et d’entrainer en flexion l’élément actif 100, c’est-à-dire de déformer l’élément actif selon une direction perpendiculaire au plan défini par la face supérieure 100A, et/ou inversement de produire un signal électrique sous l’effet d’une déformation subie. La couche active 110 est une multicouche qui comprend une couche de matériau piézoélectrique 111, ainsi que deux électrodes 112, 113 en contact avec chacune des faces de la couche de matériau piézoélectrique 111. Les deux électrodes 112 et 113 sont notamment destinées à transmettre le signal électrique, par exemple une tension électrique, entre chacune des faces de la couche de matériau piézoélectrique. En particulier, un MEMS 10 comprenant l’élément actif 100 et fonctionnant en mode actionneur verra son élément actif subir une déformation sous l’action d’un signal électrique, de manière à imposer une force mécanique à un environnement extérieur. À contrario, un MEMS 10 comprenant l’élément actif 100 et fonctionnant en mode capteur verra son élément actif subir une déformation sous l’action d’une contrainte extérieure de sorte que ledit élément actif produise un signal électrique représentatif de ladite contrainte extérieure. Comme illustré dans la , les performances d’une poutre piézoélectrique peuvent être caractérisées par sa force bloquée (F bl ), qui correspond à une force générée par l’extrémité libre de la poutre lorsque cette extrémité libre est bloquée (ceci peut aussi correspondre à la force qu’il faut appliquer à l’extrémité libre pour l’immobiliser lorsqu’elle est en mouvement), et par son déplacement libre (δ 0 ) qui correspond à une force générée par l’extrémité libre de la poutre lorsqu’aucune charge n’est appliqué à celle-ci. Ces performances sont souvent présentées sur un graphique, par exemple sous forme de droite, comme représenté par exemple en dans laquelle on peut constater que le déplacement libre est inversement proportionnel à la force bloquée. Par exemple, on peut être amené à chercher un compromis entre le déplacement libre et la force bloquée. La est décrite plus en détail plus après. L’énergie mécanique de la poutre piézoélectrique peut alors être définie comme étant le produit de la force bloquée et du déplacement libre (F bl .δ 0 ), et la raideur apparente comme étant le quotient de la force bloquée par le déplacement libre (F bl /δ 0 ). Lorsqu’il est recherché une augmentation des performances de la poutre piézoélectrique en termes d’énergie mécanique délivrée, cela peut, par exemple, revenir à rechercher à augmenter la force bloquée F bl avec de préférence au moins la même raideur apparente. Le phénomène de flexion d’une poutre (ou d’une membrane) répond aux principes énoncés en théorie des poutres, qui révèle l’existence d’une surface, dite fibre neutre (F n e ), dans le volume de l’élément actif, parallèle à la face supérieure de l’élément actif et qui ne subit ni allongement ni rétrécissement lors de la flexion dudit élément actif. La fibre neutre F ne délimite avec la face supérieure 100A et avec la face inférieure 100B, respectivement, une première région 105 et une seconde région 106, soumises chacune à une contrainte opposée lorsque l’élément actif est en flexion. Afin de conférer à l’élément actif une rigidité suffisante et compatible avec les fonctions d’actionneur et/ou de capteur envisagées, selon les applications visées, la couche de maintien présente en général une épaisseur et/ou une rigidité supérieure à la couche active de sorte que la fibre neutre se trouve dans ladite couche de maintien. Dans la poutre piézoélectrique 100 des figures 1A et 1B, la fibre neutre F ne est effectivement localisée dans la couche de maintien 102, à une distance D1 du milieu de la couche piézoélectrique 111. Cependant, on peut observer que cette distance est relativement faible, c’est-à-dire que la fibre neutre F ne est relativement proche de la couche piézoélectrique 111. Cette configuration présente des inconvénients. En effet, lorsque le système électromécanique fonctionne en mode actionneur, cela peut se traduire par une perte d’efficacité, et lorsque le système électromécanique fonctionne en mode capteur, cela peut se traduire par une perte de sensibilité. Les inventeurs proposent un élément actif permettant de répondre aux besoins d'amélioration décrits précédemment, notamment d’en augmenter les performances en termes de force mécanique, ou d’énergie mécanique, délivrée, et de pallier tout ou partie des inconvénients des éléments piézoélectriques décrits précédemment. En particulier, les inventeurs proposent un élément actif piézoélectrique amélioré. Des modes de réalisation d’éléments actifs piézoélectriques, et un exemple de procédé de fabrication vont être décrits ci-après. Les modes de réalisation décrits sont non limitatifs et diverses variantes apparaîtront à la personne du métier à partir des indications de la présente description. Les figures 2A et 2B sont des vues en coupe schématiques représentant un élément actif 200 sous forme de poutre piézoélectrique selon un mode de réalisation, respectivement au repos et en flexion. Similairement à l’élément actif 100 des figures 1A et 1B, l’élément actif 200 est unimorphe et sous forme de poutre en porte-à-faux. L’élément actif 200 comprend deux faces principales dites, respectivement, face supérieure 200A (première face) et face inférieure 200B (deuxième face), sensiblement parallèles entre elles. L’élément actif 200 est adapté à être intégré dans un système électromécanique, typiquement dans un MEMS. Dans l’exemple illustré, l’élément actif 200 est fixé en une première extrémité 200C à un support 22, qui peut faire partie d’un MEMS 20, représenté sous forme de bloc en pointillés. La deuxième extrémité 200D peut être libre. Le support 22 est représenté schématiquement comme étant sur un côté latéral de l’élément actif 200, mais il peut être positionné ailleurs. En variante, le support 22 peut être relié à la face inférieure 200B de l’élément actif, par exemple être relié à un substrat via un plot d’ancrage. L’élément actif 200 se distingue de l’élément actif 100 des figures 1A et 1B principalement en ce qu’il comprend une couche intermédiaire 204 entre une couche active 210 et une couche de maintien 202. La couche active 210 comprend un matériau piézoélectrique qui est adapté à subir une force longitudinale (F L ), en compression et/ou en tension, dès lors qu’un signal électrique lui est imposé, et d’entrainer en flexion l’élément actif 200, c’est-à-dire de déformer l’élément actif selon une direction perpendiculaire au plan défini par la face supérieure 200A, et/ou inversement de produire un signal électrique sous l’effet d’une déformation subie. La couche active 210 est une multicouche, et comprend une couche de matériau piézoélectrique 211 (couche piézoélectrique), ainsi que deux électrodes, une électrode inférieure 212 et une électrode supérieure 213, en contact avec, ou en recouvrement de, chacune des faces de la couche piézoélectrique 211. Le contact ou le recouvrement peut être soit direct, soit indirect, c’est-à-dire via au moins une couche supplémentaire. Le recouvrement peut être partiel ou total. Les deux électrodes 212 et 213 sont électriquement conductrices, et notamment destinées à transmettre le signal électrique, par exemple une tension électrique, entre chacune des faces de la couche piézoélectrique 211. L’élément actif 200 sous forme de poutre peut présenter une longueur comprise entre 100 nm et 20 mm, et une largeur comprise entre 100 nm et 20 mm. La couche piézoélectrique 211 peut comprendre au moins l’un des matériaux piézoélectriques choisi parmi : PZT (titano-zirconate de plomb), AlN (nitrure d’aluminium), LNO ou LaNiO 3 (matériau de type pérovskite). La couche piézoélectrique 211 peut présenter une épaisseur comprise entre 100 nm et 5 mm. Les électrodes 212, 213 peuvent comprendre au moins un des éléments choisi parmi : platine (Pt), cuivre (Cu), molybdène (Mo), aluminium (Al), nickel (Ni), or (Au). Les électrodes 212, 213 peuvent présenter une épaisseur comprise entre 10 nm et 100 µm. La couche de maintien 202 peut comprendre au moins un des matériaux choisi parmi : silicium (Si), Cu, Ni, Al, dioxyde de silicium (SiO 2 ). La couche de maintien 202 peut présenter une épaisseur comprise entre 1 µm et 5 mm. La couche intermédiaire 204 comprend de préférence un matériau isolant, par exemple un polymère, tel qu’un PI (polyimide), ABS (acrylonitrile butadiène styrène), et/ou un PVC (polychlorure de vinyle). En variante, la couche intermédiaire 204 peut comprendre un matériau conducteur. Dans ce cas, une première couche isolante est de préférence positionnée entre ladite couche intermédiaire et l’électrode inférieure 212. Une deuxième couche isolante peut aussi être positionnée entre ladite couche intermédiaire 204 et la couche de maintien 202. La couche intermédiaire 204 peut présenter une épaisseur comprise entre 1 µm et 5 mm. La couche intermédiaire 204 est plus épaisse que la couche de maintien 202, de préférence au moins 1,2 fois plus épaisse. Par exemple, le ratio d’épaisseur entre la couche intermédiaire 204 et la couche de maintien 202 est compris entre 1,2 et 7, voire entre 2 et 3. La couche intermédiaire 204 est une couche souple (ou élastique). De préférence, le module de Young de la couche intermédiaire 204 est strictement inférieur au module d’Young de la couche de maintien 202, voire très inférieur. Par exemple, la couche intermédiaire 204 est plus élastique que la couche de maintien 202. Par exemple, le ratio du module de Young entre la couche de maintien 202 et la couche intermédiaire 204 est supérieur à 10, par exemple supérieur à 20, voire supérieur à 50. Par exemple, le module de Young de la couche intermédiaire 204 est compris entre 1 et 8 GPa. On peut observer dans la que la fibre neutre F ne de la poutre piézoélectrique 200 est localisée dans la couche intermédiaire 204, à une distance D2 du milieu de la couche piézoélectrique 211. Cette distance D2 est supérieure à la distance D1 de la , les dimensions des éléments actifs 100 et 200 étant similaires par ailleurs. Ceci signifie que la couche intermédiaire 204 a permis d’éloigner la fibre neutre F ne de la couche piézoélectrique 211. Ainsi, la couche intermédiaire permet d’éloigner la fibre neutre de la couche piézoélectrique, ce qui permet d’augmenter la force transmise de la couche piézoélectrique à la poutre. En effet, la distance D2 est utilisée comme bras de levier, ce qui augmente le coefficient (ou le couplage) électromécanique de l’élément actif. Ceci peut ainsi augmenter la force mécanique, par exemple pour une même raideur apparente, et ainsi permet de meilleures performances de l’élément actif. Ceci peut également augmenter l’énergie mécanique de l’élément actif. Par exemple, on peut observer en comparant les figures 1B et 2B que le déplacement libre δ 0 et la force bloquée F bl ont augmenté, sensiblement selon le même rapport. Alternativement à une poutre, l’élément actif peut prendre la forme d’une membrane. Un élément actif sous forme de membrane peut être de forme ronde, ovale, carrée, rectangulaire ou trapézoïdale. Par exemple, selon la forme de la membrane, tout ou partie de la circonférence de l’élément actif est fixée à un support, comme par exemple illustré en . Plus généralement, l’élément actif, quelle que soit sa forme, et selon sa fonction, est maintenu en un ou plusieurs de ses bords à un support, plus généralement est maintenu en un ou plusieurs points à un support. La illustre une courbe 300 représentant l’énergie mécanique en Nm (Output Mechanical Energy (Nm)) de sortie d’un élément actif piézoélectrique selon un mode de réalisation en fonction du module de Young de la couche intermédiaire en GPa (Young Modulus Soft Layer (GPa)). La couche de maintien en silicium présente un module de Young d’environ 170 GPa. La couche intermédiaire peut être, par exemple, la couche intermédiaire 204 des figures 2A et 2B. Dans cet exemple, on constate que le module de Young de la couche intermédiaire peut avantageusement être compris entre 1 et 8 GPa, pour obtenir une énergie mécanique de sortie élevée. Par exemple, le module de Young de la couche intermédiaire peut être compris entre 2 et 4 GPa, par exemple être égal à environ 2,5 GPa. La représente des résultats en termes d’énergie mécanique en Nm (Force times Displacement (Nm)) de sortie d’un élément actif piézoélectrique selon un mode de réalisation en fonction de différentes épaisseurs de la couche intermédiaire en µm (Thickness Soft Layer (µm)) et de la couche de maintien en µm (Thickness Elastic Layer (µm)), par exemple pour un élément actif similaire à celui des figures 2A et 2B, dont la longueur est d’environ 1 mm et la largeur d’environ 100 µm, avec une couche piézoélectrique d’environ 2 µm d’épaisseur. Dans cet exemple, on constate que le ratio d’épaisseur entre la couche intermédiaire et la couche de maintien peut avantageusement être compris entre 1,2 et 7, par exemple entre 2 et 3, pour obtenir une énergie mécanique de sortie maximale. Par exemple, les épaisseurs de la couche de maintien et de la couche intermédiaire sont égales respectivement à environ 6 µm et 14 µm (point E). La illustre des courbes 501, 502 représentant le déplacement libre en µm (Free Displacement (µm)) de deux éléments actifs piézoélectriques différents, un avec une couche intermédiaire et un sans couche intermédiaire, en fonction de la force bloquée en Nm (Blocked Force (Nm)). Plus précisément, la courbe 501 représente un élément actif piézoélectrique avec couche intermédiaire, et la courbe 502 représente un élément actif piézoélectrique sans couche intermédiaire. La pente de chaque courbe correspond à l’inverse de la raideur apparente et, pour un point donné, l’aire 511, 512 correspond à l’énergie mécanique (produit de la force bloquée et du déplacement libre), respectivement pour un élément actif piézoélectrique avec couche intermédiaire, et pour un élément actif piézoélectrique sans couche intermédiaire. Il ressort de la que, pour chaque point d’une courbe, à sensiblement la même raideur apparente, l’élément actif avec couche intermédiaire selon un mode de réalisation permet d’augmenter la force mécanique, par exemple de l’ordre d’un facteur 2. Cela permet également d’augmenter le déplacement libre, et ainsi d’augmenter encore davantage l’énergie mécanique, par exemple d’un facteur supérieur à 2. La , la , la , la , la et la sont des vues en coupe représentant des étapes d’un procédé de fabrication d’un élément actif piézoélectrique selon un mode de réalisation. Cet exemple de procédé de fabrication est un procédé dit de transfert, dont le principe est de transférer une ou plusieurs couches depuis un substrat donneur (deuxième substrat), sur lequel un empilement de couches est initialement réalisé, sur un substrat receveur (premier substrat) sur lequel une ou plusieurs couches sont initialement réalisées. Par exemple, le substrat receveur comprend la couche intermédiaire, et par exemple la couche de maintien, et le substrat donneur comprend la couche piézoélectrique. Le procédé de transfert est basé sur une interface de faible force d'adhérence comprise dans l’empilement de couches formé sur le substrat donneur, l’interface de faible force d'adhérence correspondant à une interface entre deux couches de séparation comprenant des matériaux différents adaptés à former entre eux une faible force d’adhérence. Le procédé de transfert est particulièrement avantageux lorsque le matériau piézoélectrique doit être recuit à une température non compatible avec le matériau d’autres couches, par exemple de la couche intermédiaire, typiquement à une température supérieure à environ 500°C, voire 700°C, par exemple entre 750 et 800°C. Par exemple, ce procédé est particulièrement avantageux lorsque le matériau piézoélectrique comporte du plomb, comme par exemple lorsque ce matériau correspond à du PZT, ou un matériau de la même famille que le PZT, et que la couche intermédiaire comporte un polymère. En effet, le procédé de transfert permet dans ce cas de s'affranchir des contraintes, thermiques notamment, liées à l'intégration du matériau piézoélectrique dans l’élément actif. La est une vue en coupe verticale représentant une première structure 620, de forme cylindrique, comprenant un empilement de couches formé sur un substrat receveur 621 (premier substrat), par exemple en silicium, lui-même formé sur une couche d’oxyde 622, gravée en son centre de sorte à ne conserver qu’une portion en forme de couronne positionnée sous le bord du premier substrat 621. La couche d’oxyde 622 et le premier substrat 621 peuvent être destinés à former un support pour l’élément piézoélectrique final, comme décrit plus après. L’empilement de couches de la première structure 620 comprend : - une première couche, ou première multicouche, comprenant : - une première couche d’oxyde 623, par exemple de SiO 2 , sur le premier substrat 621 ; - une couche de silicium 624 sur la première couche d’oxyde 623 ; - une deuxième couche d’oxyde 625, par exemple de SiO 2 , sur la couche de silicium 624 ; et - une deuxième couche 626 souple, dans l’exemple en polymère, sur la deuxième couche d’oxyde 625 de la première multicouche. La deuxième couche 626 en polymère est destinée à former tout ou partie de la couche intermédiaire 604 dans l’élément piézoélectrique final 600 (représenté en ). La deuxième couche 626 en polymère affleure une première face 620A, ou face supérieure, de la première structure 620, ladite première face étant adaptée à être assemblée à la deuxième structure 630 décrite plus après. La première couche, dans l’exemple l’empilement de la première couche d’oxyde 623, la couche de silicium 624 et la deuxième couche d’oxyde 625, peut former la couche de maintien 602 dans l’élément piézoélectrique final 600 (représenté en ). En variante, la deuxième couche d’oxyde 625 peut être omise. En variante, au lieu d’être une multicouche, la première couche peut être une monocouche. Par exemple, la première couche peut être une couche d’oxyde ou une couche de métal ou de semiconducteur, comprise entre le premier substrat 621 et la deuxième couche 626 en polymère. La est une vue en coupe verticale représentant une deuxième structure 630, de forme cylindrique, comprenant un empilement de couches formé sur un substrat donneur 631 (deuxième substrat), par exemple en silicium. La est une vue en coupe horizontale selon le plan de coupe AA de la deuxième structure 630 de la . L’empilement de couches de la deuxième structure 630 comprend: - une première couche de séparation 632 ; - une deuxième couche de séparation 633 sur, et en contact avec, la première couche de séparation 632 ; et - une troisième couche, ou troisième multicouche, comprenant : - une couche de matériau piézoélectrique 634, comprenant par exemple du PZT, de l'AIN et/ou du LNO, sur la deuxième couche de séparation 633 ; - une couche d'accroche 635, optionnelle, comprenant par exemple du ruthénium, du tungstène, du chrome, du titane et/ou du dioxyde de titane (TiO 2 ), sur la couche de matériau piézoélectrique 634 ; - une couche d'électrode 636 sur la couche d'accroche 635, ou sur la couche de matériau piézoélectrique 634. Comme représenté en , la couche piézoélectrique 634, la couche d'accroche 635 optionnelle et la couche d'électrode 636 peuvent être encapsulées dans une couche d’encapsulation 637, par exemple une couche en polymère. Le fait d’avoir une couche de polymère (couche d’encapsulation 637 et deuxième couche souple 626) déposée sur chacune des surfaces des première et deuxième structures à assembler permet de faciliter l’opération d’assemblage par collage de ces structures. En outre, il permet de réduire la topographie liée à la couche d'électrode 636 avant l’opération d’assemblage. La couche d’encapsulation 637 peut déborder sur la deuxième couche de séparation 633. En variante, la couche d’encapsulation 637 peut affleurer la surface de la couche d’électrode 636, au lieu de la recouvrir sur une certaine épaisseur, comme représenté. En variante, il n’y a pas de couche d’encapsulation. Selon un exemple, la couche d’encapsulation 637 de la deuxième structure 630 comprend le même matériau que la deuxième couche 626 de la première structure 620, par exemple le même polymère. La deuxième couche de séparation 633, ainsi que les couches piézoélectrique 634, d'accroche 635 optionnelle, et d'électrode 636 éventuellement encapsulées dans la couche d’encapsulation 637, correspondent aux couches à transférer à la première structure 620. Ces couches à transférer affleurent une première face 630A, ou face supérieure, de la deuxième structure 630, ladite première face étant adaptée à être assemblée à la face supérieure 620A de la première structure 620. Par exemple, la deuxième couche de séparation 633, la couche piézoélectrique 634, la couche d'accroche 635 optionnelle, et la couche d'électrode 636 correspondent à la couche active 610 de l’élément piézoélectrique final 600 (représenté en ). L'interface de faible force d'adhérence correspond à l'interface entre les deux couches de séparation 632, 633, et est obtenue grâce à la nature des matériaux des couches de séparation qui n'adhèrent que faiblement l'un à l'autre. Par exemple, la première couche de séparation 632 peut comprendre du SiO 2 et/ou un nitrure de silicium tel que du SiN, et la deuxième couche de séparation 633 peut comprendre un métal, de préférence un métal noble. La première couche de séparation 632 est par exemple réalisée par oxydation thermique de la face supérieure du deuxième substrat 631. L'épaisseur de la première couche de séparation 632 est par exemple comprise entre environ 1 nm et 20 µm. Le métal de la deuxième couche de séparation 633 comporte par exemple l'un des éléments suivants : Pt, Au, argent, rhodium, osmium, palladium, ruthénium, iridium. L'épaisseur de la deuxième couche de séparation 633 est par exemple comprise entre environ 10 nm et 200 nm. Dans l’empilement de couches de la deuxième structure 630, la deuxième couche de séparation 633 est configurée pour former, dans l’élément piézoélectrique 600 qui sera réalisé à partir de l'empilement de couches transférées sur le substrat receveur 621, une des deux électrodes, se trouvant sur une des deux faces de la couche piézoélectrique 634. La couche d'électrode 636 est destinée à former l'autre des deux électrodes, sur l’autre face de la couche piézoélectrique 634. La couche d’électrode 636 comporte un matériau électriquement conducteur, de préférence un matériau métallique, par exemple le même métal que celui de la deuxième couche de séparation 633, par exemple du platine, et dont l'épaisseur est par exemple comprise entre environ 10 nm et 500 nm, par exemple sensiblement égale à celle de la deuxième couche de séparation 633. En outre, la couche piézoélectrique 634, la couche d'accroche 635 optionnelle et la couche d'électrode 636 forment une couronne, positionnée, par exemple centrée, sur la deuxième couche de séparation 633, comme on peut le voir en . Cette forme en couronne peut, par exemple, être obtenue, en déposant lesdites couches les unes après les autres dans l’ordre sur la deuxième couche de séparation et en gravant une portion centrale desdites couches une fois déposées, avant encapsulation. En variante, cette forme en couronne peut être obtenue en déposant lesdites couches les unes après les autres dans l’ordre et en gravant une portion centrale de chaque couche avant dépôt de la suivante et avant encapsulation. Cette forme en couronne est particulièrement adaptée pour un élément piézoélectrique en forme de membrane. La présence ou non de la couche d'accroche 635 est fonction notamment de l'adhérence de la couche d'électrode 636 sur la couche piézoélectrique 634. La figure 6D représente un assemblage obtenu à l’issue d’une étape d’assemblage et de solidarisation de la deuxième structure 630, après avoir été retournée, à la première structure 620. La solidarisation peut être mise en œuvre : - par l'intermédiaire d'une couche adhésive formée sur chacune des premières faces 620A, 630A, des première et deuxième structures 620, 630 ; ou - par collage direct, ou collage moléculaire, entre la deuxième couche 626 en polymère et la couche d’encapsulation 637. A l'issue de cette étape d’assemblage et de solidarisation, la deuxième couche 626 en polymère et la couche d’encapsulation 637 sont assemblées l’une à l’autre, et peuvent permettent de former la couche intermédiaire 604 de l’élément actif final 600. En l’absence de couche d’encapsulation, lors de l’assemblage des deux structures, la troisième couche en couronne formée par la couche piézoélectrique 634, la couche d'accroche 635 optionnelle et la couche d'électrode 636, peut être enfoncée dans la deuxième couche 626 en polymère, à condition que cette dernière soit suffisamment souple, pour que ladite troisième couche en couronne puisse venir s’intégrer dans ladite deuxième couche en polymère. La représente un assemblage obtenu à l’issue d’une étape de séparation, par exemple une séparation mécanique, des deux structures 620, 630 au niveau de l'interface de faible force d'adhérence entre les couches de séparation 632, 633. A l'issue de cette étape de séparation, l’empilement restant de l’assemblage comporte la première structure 620, la deuxième couche de séparation 633, la couche piézoélectrique 634, la couche d'accroche 635 optionnelle, la couche d'électrode 636, et la couche d’encapsulation 637 de la deuxième structure 630. Le deuxième substrat 631 et la première couche de séparation 632 sont ainsi séparés des autres couches, et peuvent par exemple être réutilisés pour un autre procédé de transfert. La représente un élément piézoélectrique 600 obtenu à l’issue d’une étape de gravure d’une portion centrale du premier substrat 621 à partir de la face inférieure 600B de l’élément piézoélectrique 600, la portion gravée correspondant sensiblement à la portion gravée de la couche d’oxyde 622. Ainsi, le premier substrat gravé 621’ présente, en vue de dessus, une forme en couronne sensiblement identique à la forme de la couche d’oxyde 622, pouvant former un support 62 de l’élément actif piézoélectrique. Le support 62 peut faire partie d’un système électromécanique 60, par exemple un MEMS. Il ressort de cet exemple de procédé que l’élément piézoélectrique peut être fabriqué en utilisant des techniques de fabrication usuelles de la microélectronique. La personne du métier saura adapter le procédé pour réaliser d’autres types et/ou formes d’éléments actifs piézoélectriques. Par exemple, le nombre, les dimensions et les matériaux des différentes couches de la première structure et/ou de la deuxième structure peuvent varier. Selon les besoins, de manière usuelle, d’autres couches peuvent être ajoutées, par exemple des couches d’accroche, de barrière de diffusion, etc. Par exemple, pour fabriquer une poutre piézoélectrique au lieu d’une membrane, la première structure et la deuxième structure peuvent être parallélépipédiques, au lieu d’être cylindriques, la couche piézoélectrique peut être de forme allongée, au lieu d’être sous forme de couronne, et une seule extrémité de la poutre être fixée au premier substrat formant support. Un élément actif selon un mode de réalisation peut être intégré à un système électromécanique, par exemple un MEMS, et trouver des applications diverses, par exemple comme actionneur électromécanique, élément haptique, haut-parleur, générateur d'ondes ultrasonores, capteur de pression ou de déformation, microphone, etc. Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier. Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. Elément actif (200 ; 600) apte à réaliser une fonction électromécanique pour un système électromécanique, l’élément actif comprenant, entre une première face (200A ; 600A) et une deuxième face (200B ; 600B) sensiblement parallèle à la première face : - une couche active (210 ; 610) adaptée pour, sous l’effet d’un signal électrique, passer dans un état mécaniquement contraint destiné à générer une flexion de l’élément actif (200) selon une direction sensiblement perpendiculaire à la première face, et/ou inversement pour produire un signal électrique sous l’effet d’une contrainte mécanique subie ; - une couche de maintien (202 ; 602) ; et - une couche intermédiaire (204 ; 604) entre la couche active et la couche de maintien ; l’épaisseur de la couche intermédiaire étant au moins 1,2 fois supérieure à l’épaisseur de la couche de maintien ; et le module de Young de la couche intermédiaire étant strictement inférieur au module de Young de la couche de maintien. Elément actif (200 ; 600) selon la revendication 1, dans lequel la couche active (210 ; 610) comprend une couche de matériau piézoélectrique (211 ; 634). Elément actif (200 ; 600) selon la revendication 2, dans lequel la couche de matériau piézoélectrique présente une première face et une deuxième face sensiblement parallèle à la première face, et la couche active (210 ; 610) comprend en outre : - une première électrode (212 ; 636) recouvrant au moins partiellement la première face de la couche de matériau piézoélectrique ; et - une deuxième électrode (213 ; 633) recouvrant au moins partiellement la deuxième face de la couche de matériau piézoélectrique ; les première et deuxième électrodes étant électriquement conductrices, par exemple destinées à transmettre le signal électrique entre chacune des première et deuxième faces de la couche de matériau piézoélectrique. Elément actif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le ratio de l’épaisseur de la couche intermédiaire sur l’épaisseur de la couche de maintien est compris entre 1,2 et 7, par exemple entre 2 et 3. Elément actif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le ratio du module de Young de la couche de maintien sur le module de Young de la couche intermédiaire est supérieur à 10, par exemple supérieur à 20, ou supérieur à 50. Elément actif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la couche intermédiaire comprend : - un matériau isolant, par exemple un polymère ; ou - un matériau conducteur isolé de la couche active par une première couche isolante, et par exemple également isolé de la couche de maintien par une deuxième couche isolante. Elément actif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la couche intermédiaire est une couche pleine. Elément actif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la couche de maintien comprend au moins un des matériaux choisi parmi : silicium, cuivre, nickel, aluminium, dioxyde de silicium. Elément actif (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, l’élément actif étant une poutre en porte-à-faux. Elément actif (600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, l’élément actif étant une membrane. Procédé de fabrication d’un élément actif (600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, le procédé comprenant : - la fourniture d’un première structure (620) comprenant un premier substrat (621) surmonté par une première couche destinée à former la couche de maintien (602), ladite première couche étant surmontée par une deuxième couche (626) destinée à former tout ou partie de la couche intermédiaire (604), ladite deuxième couche affleurant une première face (620A) de la première structure ; - la fourniture d’un deuxième structure (630) comprenant un deuxième substrat (631) surmonté par une première couche de séparation (632) en contact avec une deuxième couche de séparation (633), la deuxième couche de séparation étant surmontée par une troisième couche destinée à former la couche active (610), par exemple en incluant la deuxième couche de séparation (633), la troisième couche affleurant une première face (630A) de la deuxième structure ; - l’assemblage de la première face de la première structure à la première face de la deuxième structure ; et - la séparation des première et deuxième couches de séparation. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la troisième couche comprend une couche de matériau piézoélectrique (634) et une couche d’électrode (636) formant une première électrode de la couche active (610), la deuxième couche de séparation (633) formant une deuxième électrode de la couche active. Procédé selon la revendication 11 ou 12, dans lequel la première couche de séparation (632) comprend du dioxyde de silicium ou un nitrure de silicium, et la deuxième couche de séparation (633) comprend un métal, par exemple un métal noble. Système électromécanique (20 ; 60) comprenant un élément actif (200 ; 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, et un support (22 ; 62), l’élément actif étant maintenu en au moins un point, par exemple en au moins un bord ou une extrémité, audit support. Système électromécanique selon la revendication 14, ledit système électromécanique étant un microsystème électromécanique.