Intégration d'un capteur de gaz à oxyde semi-conducteur sur silicium PDF Download
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Author: Stéphane Astié
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Languages : fr
Pages : 194
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Book Description
La problématique générale de cette thèse est la réalisation et I'optimisation de capteurs chimiques à base de dioxyde d'étain intégrés sur silicium, destinés à la détection de gaz. Nos travaux réalisés au sein du Laboratoire Capteur et Intégration de Puissance, associant MOTOROLA, la Région Midi-Pyrénées et le LAAS-CNRS concernent plus particulièrement la membrane et la résistance chauffante qui supportent la couche sensible. La première partie de nos travaux a été consacrée à l'optimisation d'un capteur à membrane silicium à partir d'un capteur développé par la société Microsens. A cet effet, différentes structures et une simulation électro-thermique de l'ensemble du capteur ont été développées pour caractériser son comportement thermique, mécanique ainsi qu'évaluer l'influence des paramètres nécessaires à la simulation. La bonne corrélation entre simulation et expériences, nous a permis de proposer une géométrie optimale pour notre dispositif. De plus, les contraintes résiduelles liées aux techniques d'élaborations et celles présentes dans le capteur fini ont été déterminées. L'ensemble de cette étude a conduit à la mise sur le marché du premier capteur de gaz intégré sur silicium par la société Motorola en novembre 1996. La simulation électro-thermique montre clairement qu'une membrane diélectrique permet d'atteindre des consommations électriques de l'ordre de 100 mW. Dans la deuxième partie de nos travaux, nous avons donc réalisé différentes membranes diélectriques et étudié leur déformation et leur tenue mécanique. Nous avons ainsi développé une nouvelle membrane oxynitrure, réalisée en une seule étape, présentant une excellente tenue mécanique et une faible conductivité thermique. Enfin, à l'aide de la simulation, nous avons proposé une nouvelle géométrie de l'ensemble capteur liée à la présence d'une membrane oxynitrure autorisant une puissance consommée de 65 mW et une diminution par deux de la taille de la puce.
Author: Stéphane Astié
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Pages : 194
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La problématique générale de cette thèse est la réalisation et I'optimisation de capteurs chimiques à base de dioxyde d'étain intégrés sur silicium, destinés à la détection de gaz. Nos travaux réalisés au sein du Laboratoire Capteur et Intégration de Puissance, associant MOTOROLA, la Région Midi-Pyrénées et le LAAS-CNRS concernent plus particulièrement la membrane et la résistance chauffante qui supportent la couche sensible. La première partie de nos travaux a été consacrée à l'optimisation d'un capteur à membrane silicium à partir d'un capteur développé par la société Microsens. A cet effet, différentes structures et une simulation électro-thermique de l'ensemble du capteur ont été développées pour caractériser son comportement thermique, mécanique ainsi qu'évaluer l'influence des paramètres nécessaires à la simulation. La bonne corrélation entre simulation et expériences, nous a permis de proposer une géométrie optimale pour notre dispositif. De plus, les contraintes résiduelles liées aux techniques d'élaborations et celles présentes dans le capteur fini ont été déterminées. L'ensemble de cette étude a conduit à la mise sur le marché du premier capteur de gaz intégré sur silicium par la société Motorola en novembre 1996. La simulation électro-thermique montre clairement qu'une membrane diélectrique permet d'atteindre des consommations électriques de l'ordre de 100 mW. Dans la deuxième partie de nos travaux, nous avons donc réalisé différentes membranes diélectriques et étudié leur déformation et leur tenue mécanique. Nous avons ainsi développé une nouvelle membrane oxynitrure, réalisée en une seule étape, présentant une excellente tenue mécanique et une faible conductivité thermique. Enfin, à l'aide de la simulation, nous avons proposé une nouvelle géométrie de l'ensemble capteur liée à la présence d'une membrane oxynitrure autorisant une puissance consommée de 65 mW et une diminution par deux de la taille de la puce.
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Publisher: Ed. Techniques Ingénieur
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Languages : fr
Pages : 16
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Author: N'Goran Pamela Marie Josephe Yoboue
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Languages : fr
Pages : 156
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Avec les préoccupations actuelles de protection de l'environnement et des personnes, le développement des capteurs de gaz à base d'oxyde métallique connaît un essor grandissant. Force est de constater que les capteurs commercialisés aujourd'hui présentent des performances mitigées avec une température de fonctionnement limitée à 450°C. Malgré une sensibilité intéressante avec des seuils de détection autour de quelques ppm, ils présentent une faible sélectivité et de grandes instabilités ; ce qui limite leur utilisation à de simples détecteurs. Ces imperfections sont d'ailleurs le moteur de nombreux travaux de recherche notamment sur le développement de nouveaux matériaux de détection mais aussi de nouveaux transducteurs. Le but de cette thèse est de prouver qu'il est possible de bien améliorer les performances de ces capteurs à oxydes métalliques notamment sur les aspects consommation, stabilité mécanique et électrothermique. Pour cela notre travail a consisté dans un premier temps à redéfinir un nouveau design puis à optimiser les procédés technologiques pour réaliser des plateformes chauffantes "haute-température". Nous avons réussi à développer une structure capable de fonctionner jusqu'à 600°C avec une puissance convenable (
Author: LAURE.. CHAMBON
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Languages : fr
Pages : 134
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CE TRAVAIL CONCERNE LA FAISABILITE D'UN MICRO-SYSTEME CAPTEUR DE GAZ MULTIMEMBRANES A OXYDES METALLIQUES. CE DISPOSITIF EST DESTINE A REPONDRE AU MANQUE DE SELECTIVITE INTRINSEQUE DES CAPTEURS RESISTIFS A OXYDES SEMICONDUCTEURS. APRES UN RAPPEL SUR LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DES CAPTEURS DE GAZ, JE PRESENTE LES OBJECTIFS PRECIS DE CES TRAVAUX DE RECHERCHE. ILS CONCERNENT, EN PARTICULIER, L'IDENTIFICATION D'UN GAZ A PARTIR D'UN SYSTEME DE MESURE COMPORTANT UN ENSEMBLE DE CAPTEURS DE SENSIBILITES DIFFERENTES, DONT LES REPONSES SERONT COMPAREES A UNE BASE DE DONNEES ISSUE D'UN CALIBRAGE. DANS UNE SECONDE PARTIE, JE M'INTERESSE AUX PROPRIETES DES OXYDES METALLIQUES COMME CAPTEURS DE GAZ. LA TROISIEME PARTIE EST RELATIVE A L'ETUDE EXPERIMENTALE DES REPONSES ISSUES DES CAPTEURS SNO#2 ET NB#2O#5 SOUS L'ACTION DES GAZ CO, NH#3 ET NO#2. L'INTERPRETATION DES MECANISMES REACTIONNELS MIS EN JEU MET EN EVIDENCE L'EXTREME SENSIBILITE DES STRUCTURES ETUDIEES VIS-A-VIS DES CONDITIONS EXPERIMENTALES (TENSION DE POLARISATION, TEMPERATURE D'UTILISATION) ET VIS-A-VIS DES GAZ INTERFERENTS COMMUNEMENT PRESENTS LORS DE MESURES ENVIRONNEMENTALES (OXYGENE, HUMIDITE). EN DERNIER LIEU, DANS UNE PROBLEMATIQUE SIMPLIFIEE (TAUX D'OXYGENE CONSTANT ET TAUX D'HUMIDITE NUL), JE DEMONTRE EXPERIMENTALEMENT QUE L'ASSOCIATION DES CAPTEURS SNO#2, NB#2O#5 ET SNO#2 DOPE PD DANS UN SYSTEME MULTICAPTEURS, SUIVI D'UNE UNITE DE TRAITEMENT DU SIGNAL, CONDUIT A LA DETECTION SELECTIVE DES GAZ CO ET NH#3. JE MONTRE QUE DES QUANTITES INDEPENDANTES DE LA CONCENTRATION EN GAZ AMELIORENT L'EFFICACITE DES METHODES DE RECONNAISSANCE. CEPENDANT, LA DERIVE DES CAPTEURS DANS LE TEMPS APPARAIT COMME LA PRINCIPALE LIMITE A CETTE STRATEGIE MULTICAPTEURS.
Author: Clotaire Chevalier César
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Languages : fr
Pages : 0
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Les capteurs de gaz à base d'oxydes métalliques connaissent un engouement croissant pour des applications industrielles, militaires et environnementales. Néanmoins, ces capteurs se montrent peu sélectifs et nécessitent des températures de travail élevées pour obtenir une bonne sensibilité. La nanostructuration des matériaux permet d'augmenter la surface de réaction entre le gaz et le matériau hôte, améliorant ainsi la performance du capteur. ZnO est un semi-conducteur à large gap direct (3,37 eV) possédant de nombreuses propriétés physico-chimiques intéressantes, et aussi un matériau très prometteur pour les capteurs de gaz de type oxyde métallique. L'Elaboration de nanostructures de ZnO a conduit à un grand nombre d'études pour divers domaines d'applications. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif la synthèse des réseaux de nanofils de ZnO par voie hydrothermale et l'étude de leurs propriétés de détection. La première partie de ce travail porte sur l'étude systématique des différents paramètres influençant la synthèse des nanofils de ZnO. Les résultats montrent que la température de croissance, le pH de la solution et le temps de croissance influent sur la morphologie des nanofils de ZnO. Des nanofils avec un facteur d'aspect proche de 30 ont été obtenus sous conditions d'élaboration optimisées. La seconde partie de ce travail consiste en l'étude des propriétés de détection de nanofils de ZnO, par des méthodes électrique et optique. Les mesures électriques montrent une variation de résistance des nanofils, tandis que l'absorption UV révèle un déplacement du bandgap en présence du gaz. Une diminution de la résistance et un blue-shift de bandgap ont été observés lors de la présence d'un gaz réducteur tel que l'éthanol.
Author: Nicolas Dufour
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Languages : fr
Pages : 182
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De nombreuses études récentes ont montré la présence de quantités élevées de polluants à l'intérieur de l'habitacle automobile. La solution proposée pour pallier ce problème est l'élaboration d'un capteur de gaz capable de détecter les polluants pénétrant à l'intérieur du véhicule, engendrant la fermeture des volets d'aération lors de l'observation d'un pic de pollution. Les micro-capteurs chimiques à oxydes métalliques sont les meilleurs candidats pour résoudre cette problématique : ils présentent une grande sensibilité à de nombreux gaz, des temps de réponse rapides, et leur coût de production est faible. Leur principal défaut est un manque de sélectivité. Les travaux de recherches effectués ont consisté à mettre au point un micro-dispositif intégrant un réseau multicapteur de gaz à détection conductimétrique : sur une même puce micro-usinée en silicium sont intégrées plusieurs couches sensibles différentes, visant à détecter sélectivement plusieurs gaz : le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde d'azote (NO2), l'ammoniac (NH3), l'acétaldéhyde (C2H4O) et le sulfure d'hydrogène (H2S). Pour se faire, trois axes d'études principaux se sont dégagés. La première partie de cette étude s'est portée sur la conception des micro-plateformes chauffantes à l'aide d'un outil de simulations numériques multiphysiques, pour optimiser, d'une part leur structure et leur géométrie afin d'atteindre les performances thermiques escomptées (optimisation du rendement thermoélectrique et minimisation d'interaction d'une cellule à l'autre), et d'autre part les performances thermomécaniques compte tenu de la possibilité d'utiliser un mode de fonctionnement des capteurs en transitoires thermiques rapides. Le modèle obtenu a été validé par comparaison à des mesures physiques. Celui-ci nous a permis d'améliorer le comportement thermique à la surface de la membrane et de réduire les coûts de fabrication en simplifiant le design. La fabrication en centrale technologique de la plateforme multicapteurs a ensuite été réalisée en tenant compte des améliorations proposées par la modélisation. Une étude spécifique sur l'intégration dans le procédé d'une technique industrielle des dépôts des matériaux sensibles par jet d'encre a été menée. Nous avons ainsi mis au point une méthode permettant de déposer rapidement et à bas coûts plusieurs couches sensibles (ZnO, CuO et SnO2) sur une même structure de détection. Enfin, nous avons procédé à l'élaboration d'un système décisionnel, comprenant deux éléments : la mise au point d'un profil optimisé de contrôle des résistances chauffantes et sensibles permettant d'améliorer la sensibilité, la sélectivité et la stabilité, et une analyse multivariée des données. Il a de ce fait été possible de détecter sélectivement la plupart des gaz ciblés (seuls et mélangés) à de faibles concentrations (0,2 ppm de NO2, 2 ppm de C2H4O, 5 ppm de NH3 et 100 ppm de CO).
Author: Vincent Demarne
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Languages : fr
Pages : 216
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Author: LALAUZE René
Publisher: Lavoisier
ISBN: 274628832X
Category :
Languages : en
Pages : 386
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Book Description
Capteurs chimiques, biocapteurs et biopuces constitue un état de l'art en matière de détection d'espèces gazeuses, ioniques et biologiques. Il présente les aspects fondamentaux et technologiques des différents types de capteurs. Les matériaux sensibles aux différentes espèces chimiques et biologiques y sont exposés en termes d'élaboration et de performance. Les transducteurs mécaniques, électriques, électrochimiques, piézoélectriques, optiques et biologiques, sont décrits sous l'angle de leur fabrication et de leur mise au point pour des applications spécifiques. Les microréacteurs, les nanotechnologies et les technologies souples font également l'objet d'une étude approfondie. Enfin, le problème du traitement de l'information à travers les réseaux neuronaux ou les nez électroniques est traité.
Author: Ahmed Belasri
Publisher: Springer Nature
ISBN: 9811554447
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 659
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This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.
Author: Don Montague
Publisher: Taylor & Francis
ISBN: 9780419199106
Category : Architecture
Languages : en
Pages : 472
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Book Description
This dual-language dictionary lists over 20,000 specialist terms in both French and English, covering architecture, building, engineering and property terms. It meets the needs of all building professionals working on projects overseas. It has been comprehensively researched and compiled to provide an invaluable reference source in an increasingly European marketplace.
