Tab II.1 Formes des entrées et sorties(E/S) des réseaux de neurones utilisés.
II.3.3 Réseau de neurones consacré à la caractérisation magnétique de couches minces
II.3.2.3 Structure et caractéristiques des réseaux utilisés
Un choix judicieux de l‟architecture du réseau de neurones (nombre de couches, nombre de neurones, etc.) conditionne grandement les performancesattendues.
Nous avons utilisé les réseaux de neurones à couches (PMC : perceptron multi couches) afin de caractériser les couches minces magnétiques (Fig. II.17).
55 Paramètres « S » Entrées Couche d’entrées Couches cachées , , épaisseur Sorties Couche de sorties
Fig. II.17 Structure des réseaux de neurones utilisés.
L'apprentissage des réseaux de neurones est la première phase à effectuer. Cet apprentissage nécessite la génération d'un corpus d'entrainement formé d'un grand nombre, (5500 par exemple) de paires [(Entrées)/(Sorties)] correspondent aux paires [(paramètres S)/(µ, , épaisseur)].
Les paramètres des sorties de réseaux de neurones (caractéristiques magnétiques de couche mince) sont comprises dans des domaines bien définis. Ainsi, le réseau de neurones ne pourra caractériser efficacement les échantillons dont les paramètres appartiennent à ces domaines (par exemple) :
-6.1414 < () <10.1650 -15.7310 < () <-0.0053
-7.9359 < () <8.2918 -15.7090 < () <-0.0043 10.0168 (µm) <épaisseur <12.9986 (µm) II.3.2.4 Fonctionnement des réseaux de neurones
La base de données d'entrainement utilisée est composé de trois ensembles : Un ensemble de donnés pour l’apprentissage (60%), un autre pour la validation (20%) et l‟autre pour le test (20%). Ce dernier ensemble (tests) est utilisé pour estimer les performances du réseau et n'intervient pas dans le processus d'apprentissage.
Les performances du réseau au cours de l'entrainement peuvent être représentées par l'évolution des différentes erreurs quadratiques moyennes calculées sur les trois ensembles.
Chaque réseau de neurones sera donc conçu pour fonctionner dans des conditions bien précises (par exemple : Tab II.2).
56 Tab II.2 Domaines de validité d’un réseau de neurones.
II.4 Conclusion
Les couches minces magnétiques sont largement utilisées dans les dispositifs hyperfréquences. De ce fait, il est nécessaire d‟identifier leurs propriétés magnétiques par une méthode de caractérisation adéquate.
Le choix de cette méthode de caractérisation dépend fortement de plusieurs propriétés telles que : la bande de fréquences exploitée, les propriétés physiques et la géométrie, la nature du matériau…etc. Ce qui implique des méthodes de caractérisation adaptées à la mise en forme du matériau.
Nous avons mis au point une approche pour la caractérisation de couches minces magnétiques basée sur l‟intelligence artificielle, tout en conservant une cellule de mesure coplanaire. Cette approche est inspirée de la méthode originale développée par le laboratoire LT2C [Vincent et al., 2005].
Echantillons de ferrite type YIG 161
Les propriétés fixes
Épaisseur de la couche magnétique 12.3 µm
Longueur de l'échantillon 20 mm
Permittivité de couche magnétique rf =15.3
Epaisseur de couche de diélectrique « Alumine » 0.635 mm
Permittivité relative du substrat r=10
Epaisseur de couche de conducteur « Or » 600 nm
Largeur des fentes 0.3 mm
Champ appliqué Ho=161 KA/m
Les propriétés variables
Aimantation de saturation « Ms » 10 KA/m<Ms<400 KA/m
L’amortissement 0.05<<0.1
La gamme des fréquences 4 GHz<f<9 GHz
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B
ibliographie du
C
hapitre II
[Acher, 2000] O. Acher “Détermination de la perméabilité de couches minces et fils ferromagnétiques dans la gamme 50 MHz-18 GHz“. Dans : Actes de la conférence des sixièmes Journées de Caractérisation Micro-ondes et Matériaux. JCMM'2000
[Kumasaka et al., 1984] N. Kumasaka, N. Y. Saito, Shiroishi, H. Fujiwara, M.Kudo “Magnetic properties of multilayered Fe-Si films“. J. Appl. Phys., 55(6), pp 2238-2240, 1984. [Bayard, 2000] B. Bayard, Thèse de doctorat, Université Jean Monnet, Saint Etienne, “Contribution au développement de composants passifs magnétiques pour l‟électronique hyperfréquence”, 2000.
[Pain et al., 1999] D. Pain, M. Ledieu, O. Acher, A.L. Adenot, F. Duverger, “An improved permeameter for thin film measurements up to 6 GHz“. J. Appl. Phys., 85(8), pp 5151-5153, 1999.
[Calcagno et al.,1975] P.A. Calcagno, D.A. Thompson, “Semi-automatic permeance tester for thick magnetic films“. Rev. Sci. Instrum., 46(7),pp 904-908, 1975.
[Grimes et al.,1988] C.A. Grimes, P.L. Trouilloud, R.M. Walser, “A new swept-frequency permeameter for measuring the complex permeability of thin magnetic films“ . IEEE Trans. Magn., 24(1), pp 603-610, 1988.
[Yamaguchi et al., 1997] M. Yamaguchi, S. Yabukami, K.I. Arai, “A new 1 MHz - 2 GHz permeance meter for metallic thin films“. IEEE Trans. Magn., 33(5), pp 3619-3621, 1997. [Siblini et al.,2005] A. Siblini, O. Jalled, C. Nader, "Méthode de micro-inductance pour la mesure de la perméabilité de couches minces magnétiques en basse fréquence", J. Phys. IV France, vol. 124, N° , pp. 171-176, 2005
[Gilbert, 1955] T. L. Gilbert, “ A Lagrangian Formulation of the Gyromagnetic Equation of the Magnetization Field“, Phys. Rev., vol. 100, no 4, pp 1243-1255, Nov. 1955.
[Polder,1949] D. Polder, “ On the theory of ferromagnetic resonance”. Philos. Mag., Vol. 40, pp. 99–115, 1949.
[Rado, 1953] G.T. Rado, “ Theory of the microwave permeability tensor and Faraday effect in non saturated ferromagnetic materials”, Phys. Review, Vol. 89, pp. 529, 1953.
58 [Quéffélec, 2002 ] P. Quéffélec, “Les composites magnétiques en hyperfréquences : du matériau au dispositif“, Habilitation à Diriger des Recherches, Université de Bretagne Occidentale, pp. 56-100, 11 décembre 2002.
[Schloemann, 1970] E. Schloemann, “Microwave behavior of partially magnetized ferrites”, Journal of Applied Physics, Vol.41, N°1, pp. 204-214, Jan. 1970.
[Green, 1974] J.J. Green, F. Sandy, “ Microwave characterization of partially magnetized ferrites”, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 22, N°6, pp. 641-645, June 1974. [Igarashi et al.,1977 ] M. Igarashi, Y. Naito, “Tensor permeability of partially magnetized ferrites”, IEEE Trans. Magnetics”, Vol.13, N°5, pp. 1664-1668, Sep. 1977.
[Gelin et al., 1997] P. Gelin, K. Berthou-Pichavant, “ New consistent model for ferrite permeability tensor with arbitrary magnetization state”, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol.45, N°8, pp. 1185-1192,August 1997.
[Gelin et al., 1997] P. Gelin, P. Quéffélec and F. Le Pennec, “ Effect of domain and grain shapes on the dynamical behavior of polycrystalline ferrites: Application to the initial permeability”, vol.98, Vol.45, Issue 5, 053906, Sep. 1997.
[Itoh, 1980] T. Itoh, “Spectral domain immitance approach for dispersion characteristics of generalized printed transmission lines”. IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 28(7), pp 733- 736. 1980.
[Itoh et al., 1973] T. Itoh, R. Mittra , “Spectral-domain approach for calculating the dispersion characteristics of microstrip lines”. IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 21(Juil.),pp 496-499, 1973..
[Vincent et al., 2005] D. Vincent and al., “New broad-band method for magnetic thin-film characterization in microwave range,” IEEE. Trans. Microw. Theory. Tech. Vol.53. NO. 4. pp 1174-1180. April 2005.
[Z. Zerrougui, 2007] Z. Zerrougui , "Modélisation et caractérisation de couches minces magnétiques en hyperfréquence ", Thèse de Doctorat , Université de Sétif , décembre 2007 [T. Rouiller, 2004] T. Rouiller, " Isolateur coplanaire 40-60 GHz à couche mince magnétique " , Thèse de Doctorat, l'université Jean Monnet de Saint-Etienne, 2004
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