Observer au nanomètre près pour créer des capteurs thermiques ultra-sensibles

Une nouvelle chaire de recherche voit le jour à l’Université de Sherbrooke : forte de la collaboration fructueuse au sein de la Chaire de recherche industrielle CRSNG–Teledyne en MEMS et microphotonique de prochaine génération démarrée en 2020 pilotée par les Professeurs Luc Fréchette et Paul Charette, l’entreprise Teledyne MEMS souhaite aller encore plus loin en s’alliant une fois de plus à l’Institut interdisciplinaire d'innovation technologique (3IT) pour mettre sur pied la Chaire en ingénierie de la microstructure de couches minces pour l'industrie de la microélectronique. Il s’agit d’une collaboration avec le professeur Nadi Braidy, qui en est le titulaire, ainsi qu’avec les professeurs et cochercheurs Luc Fréchette et Mathieu Massicotte.

Grâce au nouveau microscope électronique à transmission hébergé au 3IT, l’équipe de recherche pourra observer et mieux comprendre la structure et les propriétés des matériaux utilisés, par exemple, dans les caméras thermiques à microbolomètre produites par Teledyne MEMS. Le microscope permet en effet d’obtenir des images ultraprécises dont la résolution peut atteindre 0,07 nanomètre et de voir les atomes individuellement. Ce nouvel équipement de pointe renforce avantageusement la chaine d’innovation intégrée (CII) regroupant l’institut Quantique (IQ), l’institut interdisciplinaire d’innovation technologique (3IT) et le Centre de Collaboration MiQro Innovation (C2MI).

Les scientifiques participant au projet auront ainsi la possibilité de contribuer significativement au développement des films minces et de leurs procédés d’élaboration. Les observations à l’échelle atomique permettront une analyse et une compréhension approfondies des nanostructures, de l’agencement des différents éléments chimiques et de leurs comportements. Le P^r Braidy et son équipe souhaitent ensuite être en mesure d’améliorer les propriétés des films minces pour en rehausser les performances.

Ce projet renforcera notre autonomie en lien avec la chaîne d’approvisionnement des composants microélectroniques, tout en nous permettant de développer un savoir-faire unique au Québec et au Canada.

Professeur Nadi Braidy

Du pixel à l’image nette
Les caméras infrarouges produisent des images thermiques à partir du rayonnement infrarouge émis par les corps selon leur température. Ces images sont codées de manière à ce que chaque couleur représente une température différente. Les caméras thermiques sont donc composées de milliers de pixels formés d’un microbolomètre capable de traduire ce rayonnement en une température composant la scène. Chaque pixel d’un microbolomètre est constitué d’une couche mince suspendue dans le vide, dont la résistance électrique varie selon la température. Plus le pixel absorbe de rayonnement infrarouge, plus sa température augmente, ainsi que sa résistance électrique. C’est ce signal électrique qui est utilisé pour reconstituer une scène par imagerie thermique

Le fruit d’un lien fort entre l’UdeS et Teledyne MEMS

Si le microscope électronique à transmission est au cœur de cette nouvelle chaire de recherche, c’est la relation de confiance entre Teledyne MEMS et l’Université de Sherbrooke qui s’est bâtie au cours des dernières décennies qui en est la base, grâce aux nombreux projets collaboratifs en cours avec notre communauté scientifique.

Cette collaboration est au centre de l’écosystème florissant des semiconducteurs au Québec.

Les travaux de la chaire mèneront à la formation de 10 personnes étudiantes aux cycles supérieurs. Cette relève spécialisée en nanotechnologies jouera un rôle-clé dans la croissance de ce domaine.

Un leadership consolidé

À terme, les résultats de la recherche permettront à Teledyne MEMS d’améliorer sa compétitivité dans le marché de l’imagerie infra-rouge et de consolider son leadership sur l'échiquier des matériaux de pointe.  Les applications de l’imagerie infra-rouge de haute performance sont nombreuses, allant du domaine industriel à celui de la santé, du monde des transports à celui de l’aérospatiale, en passant par la sécurité et la défense, par exemple.

Le partenariat de longue date que Teledyne MEMS a établi avec l’Université de Sherbrooke dans ce domaine a été déterminant dans plusieurs projets et nous sommes très heureux de démarrer une nouvelle Chaire de recherche ciblée sur les matériaux avancés. L’accès à l’expertise unique du Pr Braidy et ses collègues professeurs et co-chercheurs, ainsi qu’aux équipements de pointe acquis et hébergés au 3IT, nous permettra sans aucun doute de développer de nouvelles générations de nano-matériaux.

Stephane Martel, directeur du Bureau de projets chez Teledyne MEMS

Cette nouvelle chaire industrielle avec Teledyne Dalsa est un projet qui renforce de manière exemplaire le maillage entre les acteurs de la recherche et l’industrie. La chaire pourra bénéficier des infrastructures de pointe de la Chaîne d’innovation intégrée, qui favorise le passage de la recherche fondamentale vers la commercialisation. C’est une excellente nouvelle non seulement pour l’Université de Sherbrooke, mais pour tout l’écosystème d’innovation lié à la zone Technum Québec qui rayonne à l’échelle internationale.

P^r Vincent Aimez, vice-recteur à la valorisation et aux partenariat

Financement

D’une durée de cinq ans, la chaire est établie grâce à un financement de Teledyne MEMS, du Conseil de recherche en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), de Mitacs et de Prompt, d’une valeur totale de 2,18 M$.

Le Groupe de partenariats d’affaires (GPA) de l’UdeS a accompagné l'équipe de recherche à toutes les étapes du projet, de la préparation à la première rencontre avec le partenaire à la gestion des intérêts financiers une fois l’approbation obtenue. Il a veillé à ce que l’offre de l’UdeS soit en adéquation avec ses objectifs stratégiques et a brillamment préparé une demande de subvention complexe pour un projet de 1,6 million de dollars, impliquant une chaire financée par un partenaire et trois fonds aux exigences variées. En assurant la bonne conduite des aspects administratifs du projet, le GPA a permis à l’équipe du professeur Braidy de se concentrer sur les éléments scientifiques et techniques, augmentant ainsi les chances de succès auprès des partenaires et des organismes subventionnaires.