Conception et réalisation d'une nouvelle génération de nano-capteurs de gaz à base de nanofils semiconducteurs

Brieux Durand 1, 2
1 LAAS-MPN - Équipe Matériaux et Procédés pour la Nanoélectronique
LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse]
2 LAAS-MICA - Équipe MICrosystèmes d'Analyse
LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse]
Résumé : Au cours des dernières années, les efforts de recherche et de développement pour les capteurs de gaz se sont orientés vers l’intégration de nanomatériaux afin d’améliorer les performances des dispositifs. Ces nouvelles générations promettent de nombreux avantages notamment en matière de miniaturisation et de réduction de la consommation énergétique. Par ailleurs, la détection sous gaz (sensibilité, seuil de détection, temps de réponse, …) s’en retrouve améliorée à cause de l’augmentation du ratio surface/volume de la partie sensible. Ainsi, de tels capteurs peuvent être intégrés dans des systèmes de détections ultrasensibles, autonomes, compactes et transportables. Dans cette thèse, nous proposons d'utiliser des réseaux verticaux de nanofils semi-conducteurs pour créer des dispositifs de détection de gaz hautement sensibles, sélectifs, avec une faible limite de détection (de l’ordre du ppb) et intégrable dans des technologies CMOS, tout en étant générique et adaptable à plusieurs types de matériaux afin de discriminer plusieurs gaz. Une première partie expose la mise au point d’un procédé grande échelle, reproductible, compatible avec l’industrie actuelle des semi-conducteurs (CMOS), pour obtenir un capteur basé sur une architecture 3D à nanofils. Le dispositif est composé de deux contacts symétriques en aluminium à chaque extrémité des nanofils, dont l’un est obtenu par l’approche dite du « pont à air », permettant la définition d’un contact tridimensionnel au sommet du nanofil. La seconde partie présente les performances sous gaz des dispositifs développés et les mécanismes de fonctionnement. Le capteur démontre des performances record en matière de détection du dioxyde d’azote (30% à 50 ppb) en comparaison à l’état de l’art (25% à 200 ppb). De plus, cette approche permet de mesurer de très faibles concentrations de ce gaz (< 1 ppb) de manière sélective, dans des conditions proches des conditions réelles : humidité (testé jusqu’à 70% d’humidité) et mélange avec d’autres gaz plus concentrés et la réversibilité du capteur est naturelle et se fait à température ambiante sans nécessité des conditions particulières.
Type de document :
Thèse
Micro et nanotechnologies/Microélectronique. UPS Toulouse - Université Toulouse 3 Paul Sabatier, 2016. Français
Liste complète des métadonnées

https://hal.laas.fr/tel-01417316
Contributeur : Arlette Evrard <>
Soumis le : jeudi 15 décembre 2016 - 15:14:01
Dernière modification le : mardi 11 septembre 2018 - 15:19:14
Document(s) archivé(s) le : jeudi 16 mars 2017 - 15:54:02

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  • HAL Id : tel-01417316, version 1

Citation

Brieux Durand. Conception et réalisation d'une nouvelle génération de nano-capteurs de gaz à base de nanofils semiconducteurs. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. UPS Toulouse - Université Toulouse 3 Paul Sabatier, 2016. Français. 〈tel-01417316〉

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