INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’élément moteur 81 est configuré pour effectuer une rotation autour d’un premier axe de rotation X 1 qui est fixe par rapport au support 4. L’axe de rotation X 1 de l’élément moteur 81 est de préférence perpendiculaire au plan P 1 .
L’élément moteur 81 est raccordé mécaniquement à un moteur électrique 83 configuré pour entraîner l’élément moteur 81 en rotation autour de l’axe de rotation X 1 . Le moteur électrique 83 est également fixe par rapport au support 4.
Dans l’exemple représenté, l’élément moteur 81 est une roue de section globalement circulaire avec une surface périphérique 82 configurée pour coopérer avec l’élément suiveur 84. L’élément moteur 81 comporte ici une surface périphérique 82 dentée.
Du fait de la section circulaire de l’élément moteur 81, la distance entre sa surface périphérique 82 et son axe de rotation X 1 est sensiblement constante. L’élément moteur 81 peut bien entendu être un secteur de la roue décrite ci-dessus. Dans ce cas, seule la portion circulaire de la surface périphérique de ce secteur est configurée pour coopérer avec l’élément suiveur.
L’élément suiveur 84 est configuré pour entraîner, à l’aide de l’élément moteur 81, le pion 6 en rotation et en translation le long du chemin de guidage 5.
L’élément suiveur 84 porte alors le pion 6. En d’autres termes, le pion 6 est solidaire en rotation et en translation de l’élément suiveur 84.
L’élément suiveur 84 est configuré pour tourner autour d’un axe de rotation X 2 ( ) qui est perpendiculaire au plan P 1 dans lequel s’étend le chemin de guidage 5, et ici parallèle à l’axe de rotation X 1 .
L’élément suiveur 84 comporte deux faces externes opposées et raccordées entre elles par une surface périphérique 85. Le pion 6 saille depuis l’une des faces externes et s’étend perpendiculairement à au plan défini par cette face. Le pion 6 est ici centré sur l’axe de rotation X 2 de l’élément suiveur 84. De préférence, les axes de rotation X, X 1 et X 2 sont parallèles.
La surface périphérique 85 de l’élément suiveur 84 est configurée pour coopérer avec la surface périphérique 82 de l’élément moteur 81. Dans le présent mode de réalisation, la surface périphérique 85 de l’élément suiveur 84 est dentée et la denture est choisie de sorte à pouvoir s’engrener avec celle de l’élément moteur 81. La denture est ici droite mais peut également être hélicoïdale ou bien à chevrons.
Dans l’exemple représenté, l’élément moteur 81 et l’élément suiveur 84 forment ainsi un engrenage à axes parallèles. L’élément moteur et l’élément suiveur peuvent également former un engrenage à axes concourants. Dans ce cas, l’élément moteur et l’élément suiveur présentent une forme conique, et l’élément moteur tourne autour d’un axe de rotation parallèle au plan dans lequel s’étend le chemin de guidage.
L’élément moteur 81 est situé du côté d’une extrémité du chemin de guidage 5, et de préférence du côté de l’extrémité la plus basse lorsque le dispositif est en position de fonctionnement, comme représenté sur les figures 6a et 6b. Cela permet à l’élément suiveur 84 de rester au contact de l’élément moteur 81 sous l’effet de la gravité. D’autres moyens, par exemple un ressort de rappel ou tout autre système de rappel élastique, peuvent être envisagés pour garantir le maintien de l’élément suiveur 84 au contact de l’élément moteur 81.
L’élément suiveur 84 est ici configuré pour que, lorsque l’élément moteur 81 tourne autour de l’axe de rotation X 1 , la distance entre l’axe de rotation X 1 de l’élément moteur 81 et l’axe de rotation X 2 de l’élément suiveur 84 varie. Dans le présent mode de réalisation, l’élément suiveur 84 est une roue de section globalement elliptique.
En particulier, la surface périphérique 85 de l’élément suiveur 84 est convexe et présente une distance variable entre son axe de rotation X 2 et sa surface périphérique 85. L’élément suiveur 84 peut bien entendu être un secteur de la roue décrite ci-dessus. Dans ce cas, seule la portion dans laquelle la surface périphérique est convexe et la distance entre l’axe de rotation et la surface périphérique varie est configurée pour coopérer avec l’élément suiveur.
Lorsque l’élément moteur 81 entraine en rotation l’élément suiveur 84, la distance entre l’axe de rotation X 2 de l’élément suiveur 84 et le point de contact des surfaces périphériques respectives de l’élément moteur 81 et de l’élément suiveur 84 varie.
La distance entre l’axe de rotation X 1 qui est fixe par rapport au support 4, et X 2 varie également et entraine un déplacement du pion 6 le long du chemin de guidage 5. En particulier, le pion 6 est entrainé simultanément en translation le long du chemin de guidage 5 et en rotation autour de l’axe X 2 , lorsque l’élément moteur 81 tourne autour de l’axe X 1 .
Le dispositif d’entrainement 3 du présent mode de réalisation est ainsi simple de conception puisqu’il ne comporte que deux éléments pour l’entrainement du pion selon un mouvement simultané de translation et de rotation. Un seul de ces éléments, à savoir l’élément moteur 81 est entrainé en rotation par un moteur électrique 83. De ce fait, le dispositif d’entrainement 3 est relativement fiable et les coûts de fabrication sont relativement faibles.
Selon un quatrième aspect de la présente divulgation, on fournit l’utilisation du phosphate de fer et manganèse de l’un quelconque des modes de réalisation précédents dans un matériau pour cathode de batterie.
La présente divulgation présente les effets bénéfiques suivants :
1. Le pré-enrobage du matériau ternaire pour cathode peut donner une couche d’enrobage présentant un filet conducteur et étant riche en radicaux phosphate, qui peut être utilisée comme source de phosphore pour la synthèse suivante du phosphate de lithium, fer et manganèse, et le filet conducteur fonctionne pour fixer la source de phosphore.
2. En utilisant les radicaux phosphate comme sites de réaction pour la synthèse du phosphate de lithium, fer et manganèse, il est possible d'obtenir une application plus uniforme du phosphate de lithium, fer et manganèse. Au moyen de l’action combinée du filet interne conducteur et de la couche d’enrobage de phosphate de lithium, fer et manganèse, non seulement on évite que le matériau ternaire pour cathode entre en contact avec une solution électrolytique, mais il est aussi possible d’améliorer la conductivité du matériau pour cathode et la capacité d’une batterie.
3. Les ions fer et manganèse réagissent avec les radicaux phosphate dans le filet conducteur pour générer le phosphate de fer et manganèse, si bien qu'une fraction du phosphate de fer et manganèse est imbriquée dans le filet conducteur pour améliorer la force d’enrobage de la couche d’enrobage.
4. Une couche d’enrobage excessivement dense peut affecter le transport des ions lithium. Après dissolution des radicaux phosphate de la source de phosphore, la couche d’enrobage à l'origine sur la surface du matériau ternaire pour cathode peut devenir meuble pour former des canaux pour ions lithium, accélérant alors le transport des ions lithium.
Pour illustrer plus clairement les solutions techniques des modes de réalisation de la présente divulgation, les dessins nécessaires pour illustrer les modes de réalisation seront brièvement décrits par la suite. On comprendra que les dessins suivants sont uniquement donnés pour illustrer certains modes de réalisation de la présente divulgation, et ne doivent par conséquent pas être considérés comme limitant l’étendue de l’invention. Pour l’homme du métier, d’autres dessins relatifs peuvent aussi être réalisés selon les dessins suivants et sans travail créatif.
est une image au microscope électronique à balayage d'un échantillon préparé dans l’exemple 1 ; et
est une image au microscope électronique à transmission de l’échantillon préparé dans l’exemple 1.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION Pour que les objectifs, solutions techniques et avantages des modes de réalisation de la présente divulgation soient plus clairs, les solutions techniques des modes de réalisation de la présente divulgation seront décrites clairement et complètement par la suite. Pour les conditions spécifiques qui ne sont pas indiquées dans les modes de réalisation, les conditions conventionnelles ou les conditions suggérées par le fabricant doivent être respectées. Pour le fabriquant du réactif ou de l’instrument utilisé, qui n’est pas indiqué, le réactif et l’instrument sont tous des produits conventionnels disponibles dans le commerce.
Ce mode de réalisation fournit un procédé de préparation d’un matériau ternaire pour cathode enrobé de phosphate de fer et manganèse, comprenant :
un pré-enrobage, où un filet conducteur de carbone et une source de phosphore contenant des radicaux phosphate sont enrobés sur un matériau ternaire pour cathode afin d'obtenir un matériau ternaire pour cathode pré-enrobé ; et
une production par synthèse d’une couche d’enrobage au phosphate de fer et manganèse, où les radicaux phosphate de la source de phosphore du matériau ternaire pour cathode pré-enrobé agissent comme des sites de réaction pour synthétiser le phosphate de fer et manganèse, obtenant alors un matériau ternaire pour cathode enrobé de phosphate de fer et manganèse.
Dans ce mode de réalisation, le pré-enrobage du matériau ternaire pour cathode peut générer une couche d’enrobage présentant un filet conducteur et étant riche en radicaux phosphate. Les ions fer et manganèse réagissent avec les radicaux phosphate dans le filet conducteur pour générer le phosphate de fer et manganèse, si bien qu'une fraction du phosphate de fer et manganèse est imbriquée dans le filet conducteur pour améliorer la force d’enrobage de la couche d’enrobage. En plus du fait que les radicaux phosphate, en tant que sites de réaction pour la synthèse ultérieure du phosphate de fer et manganèse, permettent de réaliser un enrobage uniforme avec du phosphate de lithium, fer et manganèse, la dissolution des radicaux phosphate peut faire en sorte que la couche d’enrobage, originellement sur la surface du matériau ternaire pour cathode, devienne meuble et forme des canaux pour ions lithium, accélérant de ce fait le transport des ions lithium, et évitant qu'une couche d’enrobage excessivement dense affecte le transport des ions lithium. Le filet conducteur fonctionne pour fixer la source de phosphore. De plus, au moyen de l’action combinée du filet interne conducteur et de la couche d’enrobage de phosphate de lithium, fer et manganèse, non seulement on évite que le matériau ternaire pour cathode entre en contact avec une solution électrolytique, mais il est aussi possible d’améliorer la conductivité du matériau pour cathode et la capacité d’une batterie. Dans ce mode de réalisation, la couche conductrice de carbone est couverte d’orifices, équivalents à des « mailles », aussi réguliers que possibles, en ajustant les moyens et les paramètres d’enrobage pour le filet conducteur de carbone, de sorte que les radicaux phosphate de la source de phosphore peuvent réagir avec les ions manganèse et les ions fer, et peuvent aussi agir comme canaux pour la dissolution des radicaux phosphate ou pour l’entrée d’ions fer et d'ions manganèse.
Dans l’étape de pré-enrobage, la source de phosphore et le filet conducteur de carbone peuvent être enrobés séparément pour former deux couches d’enrobage indépendantes, ou ils peuvent être enrobés en une couche mixte, dans laquelle la couche conductrice de carbone forme une structure de type grille, et la source de phosphore remplit les interstices de la grille.
Dans un autre mode de réalisation de la demande, le pré-enrobage comprend l’enrobage avec la source de phosphore et l’enrobage avec le filet conducteur de carbone, et
Dans l’exemple représenté, une région d’anneau de garde 117 entoure la quatrième région 114. La région d’anneau de garde est une région semiconductrice de type N, plus faiblement dopée que la quatrième région 114. Par exemple, la région d’anneau de garde 117 présente une forme d'anneau rond ou ovale, une forme de cadre carré ou de cadre carré dont les angles sont arrondis.
La photodiode 100 comprend également une sixième région 116 semiconductrice fortement dopée de type P, plus fortement dopée que la deuxième région 112, affleurant la face supérieure 100A de la photodiode, et localisée autour et latéralement à distance de la région d’anneau de garde 117. Par exemple, la sixième région 116 présente, en vue de dessus, la forme d'un anneau rond ou ovale, la forme d'un cadre carré ou d'un cadre carré dont les angles sont arrondis.
La quatrième région 114, la cinquième région 115, la sixième région 116 et la région d’anneau de garde 117 sont généralement formées par implantation ionique, par exemple au moins partiellement dans la troisième région 113.
Les régions semiconductrices 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 sont par exemple en silicium.
Ces régions semiconductrices sont situées dans un caisson 110 délimité par une tranchée isolante profonde 120 (DTI, de l'anglais "Deep Trench Isolation"). Par exemple, la tranchée 120 entoure le caisson 110. Par exemple, la tranchée 120 présente, en vue de dessus, la forme d'un anneau rond ou ovale, la forme d'un cadre carré ou d'un cadre carré dont les angles sont arrondis. En variante, la tranchée 120 présente une forme quelconque fermée.
La photodiode 100 comprend également une cathode 121 et une anode 122.
La cathode 121 est située en vis-à-vis de la quatrième région 114. La cathode 121 est, par exemple, située sur et en contact avec la quatrième région 114, ou avec une zone de reprise de contact située dans ou sur la quatrième région 114. Par exemple, la cathode 121 présente sensiblement une forme de parallélépipède ou de cylindre.
L'anode 122 est située en vis-à-vis de la sixième région 116. L’anode 122 est, par exemple, située sur et en contact avec la sixième région 116, ou avec une zone de reprise de contact située dans ou sur la sixième région 116. De préférence, l'anode 122 présente, en vue de dessus, une forme similaire à la forme de la sixième région 116.
Par exemple, pour la photodiode représentée, en fonctionnement, l'anode est connectée à la masse et la tension de polarisation est appliquée à la cathode.
Par exemple, la photodiode 100 est comprise, en vue de dessus, dans un carré dont le côté est, par exemple, inférieur à environ 6 µm. Par exemple, la hauteur de la photodiode 100 est comprise entre environ 3 et 15 µm, par exemple égale à environ 6 µm ou à environ 10 µm.
Dans l’objectif de miniaturisation des photodiodes SPAD, par exemple dans l’objectif de réduire la largeur d’une photodiode et de compenser cette réduction en augmentant la hauteur de la photodiode, il est recherché une solution pour que l’augmentation de la hauteur de la photodiode ne se traduise pas par une dégradation de la gigue temporelle, et/ou d’une diminution de la probabilité de détection de photons (PDP).
Dans l’exemple de la photodiode 100, la première région épitaxiée 111 comprise dans la deuxième région 112, et moins dopée du même type de conductivité que la deuxième région 112, génère une zone de déplétion 132, schématiquement représentée par la courbe en traits mixtes. Cette zone de déplétion définit un volume au sein duquel le transport des porteurs est sensiblement rapide. Avoir un volume de déplétion le plus grand possible permet une amélioration de la gigue temporelle par rapport à une photodiode à volume de déplétion plus faible.
Cependant, on observe que cette zone de déplétion 132 s’étend jusqu’au centre de la région épitaxiée 111, mais qu’elle n’atteint pas le fond de la région épitaxiée 111, c’est-à-dire le fond du volume de collection des porteurs photogénérés. Ainsi, un porteur photogénéré au fond du volume peut ne pas atteindre la région de multiplication 131, ou alors avec un temps de déplacement aléatoire et important. A fortiori, lorsque la hauteur de la photodiode augmente, la zone de déplétion 132 de la photodiode 100 peut ne pas être suffisante pour conserver une gigue temporelle acceptable. En effet, en augmentant la hauteur de la photodiode, la zone de déplétion restant constante, on ajoute des zones critiques au fond de la région épitaxiée, non déplétées et loin de la zone de multiplication. Si des porteurs sont photogénérés dans ces zones critiques, ils pourraient mettre un temps d’autant plus important à déclencher une avalanche que la hauteur augmente, entrainant une dégradation de la gigue temporelle.
Les inventeurs proposent une photodiode et une méthode de fabrication d’une telle photodiode permettant de répondre aux besoins d'amélioration décrits précédemment, et de pallier tout ou partie des inconvénients des photodiodes décrites précédemment. En particulier, les inventeurs proposent une photodiode et une méthode de fabrication d’une telle photodiode permettant d’augmenter sa hauteur sans augmenter la gigue temporelle, et sans réduire la probabilité de détection de photons (PDP), voire en l’augmentant.
La est une vue en coupe, partielle et schématique, représentant une photodiode 200 à avalanche selon un mode de réalisation.
Dans la description qui suit, une hauteur ou une profondeur correspond à une dimension prise dans la direction Z, qui peut correspondre à une direction verticale, et une largeur correspond à une dimension prise dans la direction X, qui peut correspondre à une direction horizontale.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à une région, il est fait référence à une région semiconductrice.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à une couche, ou une région, épitaxiale ou épitaxiée, il est fait référence à une couche, ou une région, formée par croissance épitaxiale.
Dans les exemples donnés ci-après, il est considéré que le premier type de conductivité est de type N et que le deuxième type de conductivité est de type P, mais les exemples peuvent s’appliquer également si les types de conductivité sont inversés, c'est-à-dire que le premier type de conductivité est de type P et que le deuxième type de conductivité est de type N avec, par exemple, des inversions appropriées de tensions, d’anode et de cathode.
Par exemple, les régions de type P sont dopées avec des atomes de bore (B), et/ou les régions de type N sont dopées avec des atomes d'arsenic (As).
La est une vue en coupe, partielle et schématique, représentant un exemple de photodiode 100 de type SPAD.
La photodiode 100 comporte une première région 111 semiconductrice épitaxiée de type P et une deuxième région 112 semiconductrice de type P, plus dopée que la première région 111. La deuxième région 112 entoure la première région 111.
Par exemple, la première région 111 forme un volume de collection au sein duquel des porteurs ont une probabilité significative d’être générés lors de l’absorption d’un photon (photogénérés).
La photodiode 100 comporte en outre une troisième région 113 semiconductrice épitaxiée de type P, également moins dopée que la deuxième région 112, affleurent au niveau de la face supérieure 100A de la photodiode 100. Par exemple, la troisième région 113 est épitaxiée et dopée dans des conditions similaires à la première région 111.
La première région 111 peut comprendre une première portion 111A et une deuxième portion 111B moins large que la première portion 111A et reliant la première portion 111A à la troisième région 113.
La photodiode 100 comprend en outre une quatrième région 114 semiconductrice fortement dopée de type N affleurant la face supérieure 100A de la photodiode 100, et une cinquième région 115 semiconductrice fortement dopée de type P, plus fortement dopée que la deuxième région 112, sous, et en contact avec, la quatrième région 114.
Par exemple, la quatrième région 114 présente une forme cylindrique. En d’autres termes, la quatrième région 114 peut présenter, en vue de dessus, une forme ronde ou ovale. Similairement, la cinquième région 115 peut présenter une forme cylindrique. En variante, la quatrième région et/ou la cinquième région peut avoir d’autres formes, par exemple, en vue de dessus, une forme de quadrilatère ou de quadrilatère dont les angles sont arrondis, ou une forme sensiblement hémisphérique, ou peut comprendre une portion de forme sensiblement hémisphérique, comme représenté en décrite plus après.
La liaison entre la quatrième région et la cinquième région fournit une jonction PN supérieure 130, ou jonction PN principale. Pour un fonctionnement de photodiode SPAD, la jonction PN peut être polarisée en inverse au-delà de la tension de claquage, de sorte à former un champ électrique autour de cette jonction PN suffisant pour qu'un porteur photogénéré atteignant la zone de charge d'espace, ou zone déplétée, de la jonction PN, déclenche un phénomène d'avalanche.
La zone entourée en pointillés correspond sensiblement à la région de multiplication 131, c’est-à-dire une région où le champ électrique est suffisamment fort pour que le phénomène d'avalanche ait une forte probabilité de se produire.
- la représente schématiquement un système de transport d’un substrat semi-conducteur, objet de la présente invention, selon un premier mode de réalisation ;
- la représente un ensemble formé du système de transport selon le premier mode de réalisation et de substrats semi-conducteurs disposés sur des éléments de manutention et/ou de maintien du système de transport, et montre un premier exemple de répartition d’éléments de support des éléments de manutention et/ou de maintien;
- la est une vue similaire à celle de la et montre un deuxième exemple de répartition des éléments de support des éléments de manutention et/ou de maintien;
- la est une vue similaire à celles des figures 2 et 3 et montre un troisième exemple de répartition des éléments de support des éléments de manutention et/ou de maintien;
- la est une vue de profil de l’ensemble illustré aux figures 3 et 4 ;
- la est une vue de détail montrant un élément de support au contact d’un substrat semi-conducteur ;
- la représente schématiquement, selon une vue en perspective, un élément de support pris de manière isolée ; et
- la est une vue en coupe suivant le plan A illustré à la .
On se réfère tout d’abord à la qui représente un système de transport 100 selon un premier mode de réalisation.
Le système 100 est destiné à transporter un substrat semi-conducteur, lors de la réalisation d’au moins un dispositif semi-conducteur sur ce substrat. Dans ce premier mode de réalisation, le système 100 comprend une paire d’éléments de manutention et/ou de maintien 102 du substrat semi-conducteur destinés à supporter un substrat semi-conducteur. Les éléments 102 sont espacés l’un de l’autre suivant une direction transversale à une direction d’avancement, portant la référence F, de ces éléments 102. Les éléments 102 correspondent à des courroies plates. En variante, le système peut comprendre un élément de manutention et/ou de maintien central.
Les éléments de manutention et/ou de maintien 102 sont entraînés en rotation par un arbre rotatif 104, lui-même entraîné en rotation par un moteur électrique 106. L’arbre rotatif 104 et le moteur électrique 106 sont disposés transversalement à la direction d’avancement F des éléments 102.
183 : élément convoyeur
186 : deuxième moteur électrique
187 : arbre de transmission
200 : procédé d’insertion et/ou d’extraction
201 : accouplement du moyen d’accouplement et de la barre
202 : déplacement du pion le long du chemin de guidage
203 : entraînement du moyen d’accouplement en rotation
931 : première surface arrondie
932 : deuxième surface arrondie
941 : portion d’ouverture
942 : portion amincie
943 : portion de fond
945 : premier logement de la fente
946 : deuxième logement de la fente
P 1 : plan du chemin de guidage
X : axe de rotation du moyen d’accouplement
De préférence, la solution mixte représente 1 % à 15 % de la masse du matériau ternaire pour cathode.
De préférence, le phosphate est au moins un élément parmi le dihydrogéno-phosphate d’ammonium, le phosphate d’ammonium et l’hydrogéno-phosphate de diammonium.
De préférence, la substance organique est au moins un élément parmi le saccharose, le glucose et l’amidon.
De préférence, une durée d’atomisation pour le revêtement par atomisation est comprise entre 0,5 et 3 h.
De préférence, le frittage est réalisé entre 300°C et 600°C, sous une atmosphère d’air, pendant 2 à 10 h.