INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La première face 4a de la cellule 4 est définie ici comme étant la face de la cellule 4 exposée à un rayonnement électromagnétique pour durcir une portion de pâte conductrice 5. L’émetteur de la cellule photovoltaïque 4 peut être disposé au niveau de la première face 4a ou de la deuxième face 4b de la cellule 4. En d'autres termes, la base ou l'émetteur de la cellule 4 peut être disposé au niveau de la première face 4a. La cellule 4 peut donc présenter sa base ou son émetteur audit rayonnement électromagnétique.
Une portion de pâte conductrice 5 est disposée sur l'une des première et deuxième faces 4a, 4b de la cellule 4. Dans l'exemple de la , il s'agit de la première face 4a. Par disposée sur une face, on entend que la portion de pâte conductrice est au contact de la face. Elle a par exemple été appliquée sur une partie de ladite face et présente un mouillage au moins partiel sur ladite face.
La pâte conductrice 5 est par exemple un adhésif électriquement conducteur dit ECA pour « Electrical Conductive Adhesive » en anglais. Un adhésif électriquement conducteur comprend par exemple un matériau capable de durcir lors d’un traitement thermique de quelques secondes. On peut d'ailleurs parler de thermo-réticulation ou de thermo-durcissement dans ce cas. Ledit matériau thermo-réticulable est par exemple un matériau organique à base de silicone, d’époxy et/ou d’acrylate. Le matériau thermo-réticulable est chargé d’un matériau conducteur électrique tel qu'une poudre de particules conductrice, par exemple des particules d'argent. La durée de la thermo-réticulation de l'adhésif électriquement conducteur peut dépendre de la température à laquelle il est exposé. Un abaque ou une loi reliant la durée de thermo-réticulation avec la température de l'adhésif électriquement conducteur peut par exemple être fournie par le fabricant de l’adhésif électriquement conducteur en question.
La durée de thermo-réticulation peut également être obtenue par la mise en œuvre d’une mesure de calorimétrie différentielle à balayage ou DSC pour « Differential Scanning Calorimetry » en anglais. Une mesure de DSC permet de mesurer la température de transition, c’est à dire de réticulation, de l’adhésif, ainsi que l’enthalpie de réticulation, permettant de connaître le taux de réticulation de l’adhésif. Une mesure de DSC peut être complétée d’un calcul analytique ou de simulation numérique pour estimer la cinétique de réticulation.
Un adhésif électriquement conducteur est particulièrement adapté à une cellule 4 à hétérojonction de silicium car sa température de thermo-réticulation est inférieure à 250 °C, par exemple comprise entre 150 °C et 250 °C.
La pâte conductrice 5 peut être disposée en partie sur des métallisations de la cellule 4 afin de créer un bon contact électrique. Elle peut également être partiellement en contact avec l'oxyde transparent conducteur, notamment lorsqu'il s'agit d'un adhésif électriquement conducteur, car ces derniers montrent une meilleure adhérence sur ledit oxyde.
La pâte conductrice 5 peut également être une pâte à souder. Une pâte à souder comprend généralement une matrice chargée de particules métalliques et présente une température de fusion . Elle est capable de fusionner ou réaliser une transition vitreuse lors d'un traitement thermique, par exemple un recuit, de quelques secondes à une température dépassant d’une dizaine de degrés au moins la température de fusion . La pâte à souder comprend par exemple un alliage à base de bismuth tel que le SnBiAg, ou un alliage à base de plomb tel que les SnPb ou SnPbAg, ou encore un alliage sans plomb, par exemple à base d'étain, tel que les SnAg ou SnAgCu. Ces alliages présentent une température de fusion comprise entre 140 °C et 220 °C et fondent, au moins partiellement, lors d'un traitement thermique de quelques secondes à une température comprise entre 150 °C et 270 °C et de manière plus efficace entre à une température comprise entre 180 °C à 270°C. La température de traitement pour réaliser la fusion de la pâte 5 dépasse par exemple la température de fusion de l’alliage considéré d’au moins 10°C. De manière préféré, la température de traitement est supérieure ou égale à , voire supérieure ou égale à .
La pâte conductrice 5, lorsqu'il s'agit d'une pâte à souder, est préférentiellement disposée sur des métallisations de la cellule 4 car elle montre une meilleure adhérence sur les parties métallisées.
Le procédé de durcissement 3 comprend une première étape d’exposition 31 de la première face 4a de la cellule photovoltaïque 4 à un premier rayonnement électromagnétique 310 comprenant au moins une composante 3100 comprise entre 300 nm et 700 nm.
La cellule 4 est par exemple placée sous une source de rayonnement électromagnétique 91 configurée pour émettre le premier rayonnement électromagnétique 310. Ladite source 91 est par exemple un ensemble de diodes électroluminescentes dites LED, ou une lampe au xénon filtrée pour laisser uniquement passer au moins la composante 3100. La première face 4a de la cellule 4 est alors orientée en direction de la source de rayonnement électromagnétique 91.
La représente schématiquement un exemple de premier rayonnement électromagnétique 310 tel qu'il peut être mis en œuvre par le procédé de durcissement 3. La figure représente une courbe d'irradiance spectrale du premier rayonnement 310 en fonction de la longueur d'onde , entre 300 nm et 700 nm. L'irradiance spectrale est donnée en kW/m 2 /nm. Dans cet exemple, le premier rayonnement comprend une seule composante 3100 présentant une irradiance spectrale non nulle sur une plage restreinte entre 300 nm et 700 nm.
Au sens de l'invention une composante, que l'on appelle également raie, est une plage de fréquence restreinte autour d'une fréquence centrale, l'irradiance spectrale sur ladite plage restreinte étant non nulle, par exemple supérieure à 0,04 W/m2/nm. La plage de fréquence restreinte s'étend préférentiellement sur moins de 10 nm. La composante 3100 illustrée par la n'est pas à l'échelle.
Le procédé de durcissement 3 permet ainsi de supprimer la nécessité de plaques chauffantes pour réaliser le chauffage de la cellule 4. Le chauffage de la cellule 4 est réalisée grâce au premier rayonnement électromagnétique 310 qui est absorbé par la cellule 4.
Il se pose le problème de trouver un dispositif quantique doté d’au moins un composant muni d’une électrode de contrôle arrière ainsi qu’un procédé de réalisation d’un tel dispositif et qui soient améliorés vis-à-vis d’inconvénients énoncés ci-dessus.
C’est par conséquent un but de la présente invention d’offrir un dispositif quantique à Qbits de spin comprenant un substrat de type semi-conducteur sur isolant, le substrat étant doté d’une couche semi-conductrice superficielle, la couche semi-conductrice superficielle étant disposée sur une couche isolante, la couche isolante étant agencée sur une face supérieure d’une couche de support semi-conductrice, le dispositif étant muni d’au moins un composant formé d’un ou plusieurs ilots quantiques s’étendant dans la couche semi-conductrice superficielle et d’une ou plusieurs électrodes de grilles dites « avant » pour le contrôle électrostatique des ilots quantiques, lesdites électrodes de grilles avant étant disposées sur la couche semi-conductrice superficielle, le composant C étant doté en outre d’une grille de contrôle électrostatique dite « arrière », ladite grille de contrôle arrière étant formée d’une couche conductrice tapissant des parois latérales et un fond d’une ouverture traversant ladite couche de support semi-conductrice depuis une face inférieure de ladite couche de support opposée à ladite face supérieure jusqu’à ladite couche isolante du substrat, ladite couche conductrice étant disposée, au fond de l’ouverture contre et avantageusement en contact avec ladite couche isolante du substrat, ladite couche conductrice étant disposée contre et en contact avec ladite couche de support semi-conductrice au niveau desdites parois latérales de ladite ouverture.
Un tel agencement de grille arrière permet un contrôle au plus près des ilots tout en permettant de conserver une bonne tenue mécanique et en particulier en préservant le dispositif de contraintes mécaniques trop importantes.
Avantageusement, ladite ouverture comporte un volume vide, c’est à dire non rempli ou rempli d’air, et qui s’étend de la couche conductrice jusqu’à une embouchure de ladite ouverture.
Selon une possibilité de mise en œuvre, la couche conductrice s’étend en outre au-delà de ladite ouverture sur ladite face inférieure de la couche de support.
La couche conductrice peut s’étendre sur une région donnée de ladite face inférieure de la couche de support et peut être structurée de sorte à comporter des motifs sur cette région donnée.
Selon un mode de réalisation particulier ladite ouverture peut avoir une forme évasée dudit fond jusqu’à une embouchure de ladite ouverture et prévue sorte que lesdites parois latérales de l’ouverture sont inclinées par rapport à une normal à un plan principal de ladite couche de support. Dans ce cas, l’ouverture peut avoir une forme évasée dudit fond jusqu’à une embouchure de ladite ouverture.
Selon une possibilité de mise en œuvre, la couche conductrice peut être formée d’un empilement comprenant une couche d’accroche conductrice, et une couche métallique en un matériau ayant des propriétés supra-conductrices.
Selon un autre aspect, la présente invention prévoit un procédé de fabrication d’un dispositif tel que défini précédemment.
La présente invention concerne en particulier un procédé de fabrication d’un dispositif quantique à Qbits de spin tel que défini précédemment et comprenant, dans cet ordre, des étapes consistant à :
a) prévoir ou réaliser une structure comprenant, ledit substrat muni desdits un ou plusieurs ilots quantiques s’étendant dans la couche semi-conductrice superficielle et des une ou plusieurs grilles de contrôle électrostatique avant des ilots quantiques disposées sur la couche semi-conductrice superficielle,
b) former, à travers la face inférieure de la couche de support, l’ouverture puis,
c) déposer la couche conductrice dans l’ouverture de sorte à former la grille de contrôle électrostatique arrière.
Avantageusement, le procédé peut comprendre en outre : la réalisation d’un ou plusieurs trous ou tranchées de découpe dans la couche de support de sorte à réaliser un chemin de découpe dans la couche de support.
Selon une possibilité de mise en œuvre, les un ou plusieurs trous ou tranchée(s) de découpe peuvent réaliser un contour autour de l’ouverture.
De manière avantageuse, la réalisation des un ou plusieurs trous de découpe ou tranchées de découpe dans la couche de support et la formation de l’ouverture peuvent être réalisées par gravure et de manière concomitante.
Cette variante de mise en œuvre permet l’activation thermique d’une couche de passivation 10 comprenant une première portion recouvrant la surface latérale 20c bordée par le bord de fuite 22 et une deuxième portion recouvrant la surface latérale 20c bordée par le bord d’attaque 21 (autrement dit lorsque la couche de passivation 10 longe le bord d’attaque 21 et le bord de fuite 22).
Dans un deuxième mode de mise en œuvre représenté par la , la ligne 60 comprend un segment de droite 61’ incliné par rapport à la médiane M d’un angle α (non-nul) strictement inférieur à 90° en valeur absolue, et de préférence compris entre 30° et 60° en valeur absolue. L’angle α désigne le plus petit angle mesurable entre la ligne 60 et la médiane M. Il peut être positif ou négatif.
L’inclinaison de la ligne 60 par rapport à la médiane M a pour effet de déplacer une partie au moins de la surchauffe vers l’un des deux bords transversaux 23-24 de la première face 20a.
La est une autre cartographie de la température maximale atteinte dans la cellule photovoltaïque, obtenue par simulation thermique du procédé d’activation selon la en prenant pour exemple un angle α positif et égal à 45°.
Dans cet exemple, la surchauffe (T>200 °C) se produit dans la portion 71 adjacente au deuxième bord 22 (bord de fuite) et dans une portion 72 adjacente au troisième bord 23 (bord transversal inférieur). La ligne 60 forme avec chacun de ces deux bords 22, 23 un angle β 1 , β 2 égal à 45° (cf. ).
Le procédé d’activation selon le deuxième mode de mise en œuvre est accompli lorsque la couche de passivation 10 comprend une première portion recouvrant la surface latérale 20c bordée par le bord de fuite 22 et une deuxième portion recouvrant la surface latérale 20c bordée par l’un des bords transversaux 23-24 (autrement dit lorsque la couche de passivation 10 longe le bord de fuite 22 et l’un des bords transversaux 23-24).
La représente un troisième mode de mise en œuvre du procédé d’activation dans lequel la ligne 60 est une ligne brisée. La ligne 60 comprend un premier segment de droite 62a incliné par rapport à la médiane M d’un premier angle (strictement) positif α 1 et un deuxième segment de droite 62b incliné par rapport à la médiane M d’un deuxième angle (strictement) négatif α 2 . Le premier angle α 1 et le deuxième angle α 2 sont des angles non-nuls inférieurs à 90° en valeur absolue, de préférence inférieurs à 45° en valeur absolue. La ligne 60 présente alors une forme de flèche (ou chevron).
Une ligne 60 en forme de flèche permet de déplacer au moins en partie la surchauffe du bord de fuite 22 vers les deux bords transversaux 23-24 de la première face 20a, au lieu d’un seul de ces bords dans le deuxième mode de mise en œuvre (Figs.4-5).
Chacun des angles α 1 et α 2 est de préférence compris entre 10° et 20 ° en valeur absolue. La surchauffe se situe alors presque exclusivement le long des deux bords transversaux 23-24.
La montre à titre d’exemple la température maximale dans la cellule photovoltaïque 20 obtenue par simulation thermique du procédé d’activation selon la , lorsque les angles α 1 et α 2 valent tous les deux 20°.
Le procédé d’activation selon le troisième mode de mise en œuvre est accompli lorsque la couche de passivation 10 comprend une première portion recouvrant la surface latérale 20c bordée par le troisième bord 23 et une deuxième portion recouvrant la surface latérale 20c bordée par le quatrième bord 24 (autrement dit lorsque la couche de passivation 10 longe les deux bords transversaux 23-24).
Le premier angle α 1 et le deuxième angle α 2 peuvent ne pas être égaux en valeur absolue. Néanmoins, lorsqu’ils sont égaux, l’échauffement de la cellule photovoltaïque 20 est symétrique, comme illustré par la cartographie de température de la . Cela permet aux deux portions de la couche de passivation 10 d’être activées de la même façon.
La est un graphique représentant l’amplitude ΔT de la surchauffe en fonction de la vitesse de balayage V du rayonnement électromagnétique. L’amplitude ΔT de la surchauffe correspond à la différence de températures entre le point le plus chaud dans la portion surchauffée 71 et le point situé au centre de la face exposée, en (x,y)=(0,0).
La est un graphique représentant la largeur δ de la portion surchauffée 71 en fonction de la vitesse de balayage V du rayonnement électromagnétique. La largeur δ de la portion surchauffée 71 est mesurée depuis le bord de fuite 22 de la cellule photovoltaïque 20, perpendiculairement à ce bord et sur la médiane M de la première face 20a (à y=0).
Ces deux figures montrent que, pour une densité surfacique d’énergie donnée (ici 60 kJ/m 2 ), l’amplitude ΔT de la surchauffe et la largeur δ de la portion surchauffée 71 diminuent lorsque la vitesse de balayage augmente (à partir d’une vitesse de balayage d’environ 2 cm/s pour l’amplitude ΔT).
Les résultats de simulation thermique, notamment ceux de la , mettent en évidence que la largeur δ de la portion surchauffée 71 est principalement gouvernée par la vitesse de balayage V. La largeur δ de la portion surchauffée 71 peut être exprimée par une loi de puissance de la forme suivante :
La source d’émission 10 est agencée de telle sorte que le rayonnement laser 40 est dirigé vers le tissu biologique. En pénétrant dans le tissu biologique, le rayonnement laser est diffusé par de multiples sources de diffusion 45 qui sont par exemple les mélanosomes, le collagène et les cellules sanguines. Une partie du rayonnement diffusé est ainsi réfléchi sous l’effet des déviations multiples vers la surface 50 par laquelle il a pénétré. Cette partie du rayonnement incident est dénommée rayonnement rétrodiffusé.
L’ensemble des faisceaux du rayonnement laser rétrodiffusé qui est collecté par le récepteur est contenu dans une enveloppe 55. L’enveloppe 55 comporte l’ensemble statistique des trajectoires des photons collectés par le récepteur d’onde 15. Elle présente une forme qui s’élargit à partir du point de contact 60 du rayonnement laser incident avec la surface du tissu biologique jusqu’à atteindre un diamètre maximal D max avant de s’effiler progressivement jusqu’au point de détection 65.
L’homme du métier sait estimer, en fonction des propriétés d’absorption et de diffusion du tissu biologique, le trajet moyen T moy des photons entre la source d’émission lumineuse et le détecteur et la profondeur moyenne P moy que le rayonnement atteint dans le tissu biologique.
De cette façon, il sait comment sonder une zone d’étude Ze , délimitée de manière schématique par un rectangle en pointillés sur la , au sein du tissu biologique, par exemple qui contient le réseau vasculaire. De cette façon, il peut mesurer la quantité de photons d’énergie spécifique réémis par exemple par le glucose, de façon à estimer la glycémie.
Comme cela apparaît sur la , une partie 70 du rayonnement rétrodiffusé qui atteint le récepteur d’onde, et qui est contenue dans l’enveloppe 55, n’atteint pas la zone d’étude. Une autre partie 75 a traversé la zone d’étude mais est formée de photons dont la majorité du trajet a été effectuée hors de la zone d’étude.
Ces parties du rayonnement captées par le récepteur génèrent un bruit dans la mesure de spectroscopie en réflectance diffuse qu’il convient de minimiser. Pour cela, l’invention vise à réduire le diamètre de l’enveloppe 55 pour maximiser la portion interagissant dans la zone d’étude.
La illustre un exemple de dispositif 80 selon l’invention pour focaliser un rayonnement dans une zone d’étude Z e telle que celle présentée sur la .
Le dispositif 80 comporte une source d’émission lumineuse 85, un séparateur de faisceau 90, une unité de modulation optique 95, une unité de détection optique 100, une unité d’analyse 105 et une unité de commande 110.
La source d’émission lumineuse 85 et l’unité de détection optique 100 sont disposées d’un même côté d’un milieu diffusant 115, qui dans l’exemple illustré est le même milieu biologique que celui illustré sur la . Par exemple, elles sont portées par une face 120 d’un support 125 dont une face opposée 130 est au contact du tissu biologique.
Par ailleurs, le dispositif comporte un guide d’onde 135 disposé entre le séparateur de faisceau et l’unité de détection optique. Le guide d’onde est de préférence une fibre optique, qui peut être logée dans un conduit ménagé dans le support.
Afin focaliser le rayonnement sur la zone d’étude Z e , la source d’émission 85 émet un rayonnement lumineux en direction du milieu diffusant 115, de préférence un rayonnement laser, d’équation
où et sont respectivement l’intensité et la fréquence du rayonnement.
Le rayonnement lumineux est balayé linéairement en fréquence, c’est-à-dire que sa fréquence évolue en fonction du temps t de manière périodique entre et comme cela est représenté sur la selon l’équation
Le rayonnement lumineux est séparé par le séparateur de faisceau 90 en un rayonnement de sonde , qui est dirigé vers le milieu diffusant 115, et en un oscillateur local qui est guidé par le guide d’onde 135 jusqu’à l’unité de détection optique 100. Le rayonnement de sonde et l’oscillateur local sont tels que , avec de préférence .
Avant de pénétrer dans le milieu diffusant 115, le rayonnement de sonde traverse l’unité de modulation optique 95.
Dans une première étape, l’unité de modulation optique 80 ne modifie pas le rayonnement de sonde .
Le superviseur (4) réalise aussi fonctions de mise à jour et de paramétrage de chaque module, en téléchargeant par exemple une nouvelle version du code informatique exécuté par le processeur du module, et pour fixer des paramètres de fonctionnement telle que les fréquences d’acquisition des données, les tables de niveau, les seuils de déclenchement d’une fonctionnalité, etc… Présentation détaillée d’un exemple de réalisation du cloud
L’infonuage peut commander au travers du superviseur : Le chargement de données et/ou de code logiciel dans la mémoire de chacun des modules en cours de charge. L’importation de données enregistrées dans la mémoire de chacun des modules. La commande de la visuelle de l’état (fonctionnel, non fonctionnel) ou de l’allocation individuelle ou géographique. La configuration du module en fonction de sa mission (exemple : profile de chauffe dédiée pour un opérateur de mise en palette diffèrent de celui d’un magasinier).
La baie de chargement (3) est reliée à un infonuage via un superviseur (4) pour le traitement des données et la configuration, notamment en fonction de l’usage alloué, de chacun des modules en charge dans la station, pour le reporting (tableau de bord) et la maintenance prédictive, durée de vie, contrôle du vol, sa configuration : Gestion par groupe ou individu à l’intérieur du groupe Gestion individuelle Réaffectation des missions par définition de l’allocation Affectation d’un module à une personne donnée ou universel.
La baie de chargement (3) communique avec le superviseur (4) par par une liaison filaire de type Ethernet ou sans fil de type WIFI ®.
L’infonuage (5) permet également d’échanger des données directement entre certains modules (2) équipés de moyens de communication courte distance avec un téléphone intelligent (7). Présentation détaillée d’un exemple de réalisation de la baie de chargement (3)
Une baie de chargement (3) présente des logements pour recevoir les modules après leur utilisation. Elle se présente sous la forme d’un socle présentant des logements pour insérer des modules (1, 2). Ces logements assurent la tenue mécanique du module (1, 2) ainsi que la connexion numérique pour les modules (1) à transmission exclusivement filaire. Les modules (2) à liaison sans fil peuvent communiquer avec le socle par radiofréquence par exemple avec un protocole du type Bluetooth ®.
La baie de chargement (3) est commandée par un circuit électronique dont le schéma de principe est illustré par la .
Il comprend une alimentation basse tension régulée (120) et des blocs (100, 110) pouvant être reliés en série. Elle permet d’alimenter la recharge de N modules (1, 2) connectés dans la baie de recharge (100, 110) à la suite (N étant limité par la puissance de l’alimentation), chaque baie de recharge (100, 110) permettant de brancher dix modules via un système de connexion de type « contact a ressort ». Chaque bloc (100, 110) comporte plusieurs connecteurs (101, 102, 103 ; 111, 112, 113). Les connecteurs comportent un détecteur de présence d’un module délivrant un signal de présence.
Chaque bloc (100, 110) comporte un circuit électronique assurant le transfert des données entre le superviseur d’une part, et chacun des modules (1, 2) d’autre part. Les données sont transmises sur un bus unique relié aux ports de chacun des connecteurs (101, 102, 103 ; 111, 112, 113).
Les données comportent une identification par métaphore de l’adresse du module (1) auquel elles sont destinées, ainsi que le type du transfert, notamment pour indiquer si ce module (1, 2) doit recevoir les données ou les transmettre. Le bus comprend trois sous-ensembles logiques : les données, transmises par un module au superviseur ou téléchargé par le superviseur dans un module les adresses, qui permettent d'identifier le module concerné par les données, le contrôle, identifiant le type d'action : lecture ou écriture, taille du message, etc.