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Conception et développement des réseaux de capteurs MEMS en silicium et en diamant pour la détection de vapeurs
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Abreu, Maira Possas |
| Copyright Year | 2016 |
| Abstract | Les systemes multi-capteurs intelligents de gaz (ou nez electroniques), sont deja deployes dans des domaines aussi divers que la parfumerie, l'industrie alimentaire, la surveillance de l'environnement et a des fins militaires et medicaux. La collaboration engagee dans le cadre du Projet Europeen SNIFFER, s'est focalisee sur le developpement d'un systeme type nez-electronique innovant base sur des capteurs MEMS combines a des bio-recepteurs olfactifs pour la detection de substances illicites. Dans un autre contexte et ce, dans une demarche interne a ESIEE-Paris, nous avons aussi choisi d'elargir le sujet a la conception d'un systeme multi-capteurs pour une application en detection de composes organiques volatils.Ainsi, dans la perspective d'une amelioration des technologies par l'utilisation de capteurs MEMS, cette these traite de la conception, la fabrication et la caracterisation de capteurs de type micro-poutre resonante en silicium et en diamant et egalement de la preuve de concept d'un systeme multi-capteur pour la detection de gaz. Si le choix du silicium en tant que materiaux pour la fabrication de nos capteurs a pour avantage l'enorme eventail de connaissances disponible, le diamant fait sa place dans le monde de la microtechnologie grâce a ses remarquables proprietes physiques et chimiques. Meme si certaines etudes portant sur le developpement de dispositifs et de procedes MEMS en diamant sont decrites dans la litterature, une comparaison entre les performances des deux materiaux pour le developpement d'un meme capteur n'a jamais ete etudiee. En consequence, cette these est axee sur l'utilisation de ces deux materiaux pour la conception de micro-poutres resonantes, afin d'etablir des elements de comparaison pour les deux technologies.Dans un premier temps, nous avons mis en place des procedes de micro-structuration du diamant developpes auparavant dans notre laboratoire afin de les optimiser pour une fabrication totalement compatible avec les techniques de salle blanche et independante des variations des conditions de synthese du diamant. Nous avons, pour la premiere fois, realise des micro-poutres en diamant avec des jauges en silicium polycristallin integrees. Nous avons caracterise le module d'Young du diamant en utilisant deux methodes differentes aboutissant dans le cas le plus precis a la valeur de 1080 GPa. Ensuite, la sensibilite massique des poutres en silicium et en diamant fabriquees a ete evaluee. Dans le meilleur des cas, et pour des frequences de resonance tres proches, les poutres en silicium presentent une sensibilite de 89 Hz/ng tandis que pour les poutres en diamant, la sensibilite s'eleve a 212 Hz/ng. Nous avons egalement observe que pour des faibles variations de masse, l'impact de l'ajout de masse sur le coefficient de qualite des poutres etait plus critique pour les structures en silicium.Finalement, une preuve de concept de l'utilisation du systeme multi-capteur a base de micro-poutres en silicium et en diamant pour la detection de composes organiques volatils a ete mise en place. Nous avons demontre la detection de plusieurs composes dans des concentrations de l'ordre de la dizaine de ppm de maniere totalement automatique et sans recours a des instruments de mesure. Les resultats de ces detections forment une base de donnees a partir de laquelle nous avons, par l'application de methodes statistiques multivariees, abouti a la discrimination des composes testes |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01547397/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
