Conception d'un microlevier et analyse de sa réactivité avec un gaz : application à la réalisation d'un capteur de détection de florure d'hydrogène

par Johann Mertens

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Marie-Hélène Nadal et de Eric Bourillot.

Soutenue en 2003

à Dijon .


  • Résumé

    L'objectif de ce travail était le développement d'un capteur de fluorure d'hydrogène (HF) par réponse mécanique de microleviers SiOx et Si3N4 de dimensions 2003́00́,5 æm. Leur élaboration utilise des méthodes de dépôts de couches minces, de lithographie et de gravure ionique réactive. Une étude XPS, SIMS, AFM des couches sensibles montre une attaque latérale pour SiOx et transverse pour Si3N4. Une fine couche d'or (inerte au HF) est déposée sur l'une des faces du levier, le rendant sensible à la température et la tension de surface. La sensibilité du système à la température, la pression et le taux d'humidité a été déterminée. La réactivité du microlevier vis-à-vis de HF a été mesurée en terme de déflexion et de fréquence de résonance. La réponse du capteur dépend de la dose de HF introduite dans la cellule. Le gaz est ainsi détecté en terme de déflexion irréversible jusqu'à 260 ppb. L'influence de la rugosité de surface et de la stœchiométrie des couches réactives a été démontrée.

  • Titre traduit

    Conception of a microcantilever and analysis of its reactivity toward a gas : application to the realisation of an hydrogen fluoride sensor


  • Résumé

    The objective of this work was the development of an hydrogen fluoride (HF) sensor by mechanical response of SiOx and Si3N4 microcantilevers that have typical dimensions of 2003́00́. 5 æm. Their fabrication uses thin films coating, lithography and reactive ion etching processes. A XPS, SIMS, AFM study of the dielectric layers shows a lateral etching orientation for SiOx and a transversal one for Si3N4. A gold layer (not reactive) is deposited on one face of the cantilever, making it sensitive to both temperature and surface stress. The sensitivity of the system to the temperature, pressure and humidity has been defined. SiOx and Si3N4 layers reactivity toward HF was measured in term of deflection and frequency resonance variation. The response of the sensor depends on the amount of HF introduced into the cell. The gas is then detected in term of irreversible deflection until 260 ppb. The influence of the surface roughness and stoichiometry of the reactive layers was demonstrated.

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Informations

  • Détails : 167 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 163-164, 19 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Bourgogne. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TDDIJON/2003/55
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