Etude et réalisation d'un microcapteur à base d'oxyde de tungstène pour la détection d'ozone

par Radouan Boulmani

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Khalifa Aguir.

Soutenue en 2006

à Aix-Marseille 3 .

  • Titre traduit

    Study and realization of a microsensor based on tungsten trioxide for the ozone detection


  • Résumé

    Les capteurs de gaz à base d'oxydes métalliques réalisés sur des substrats de silicium présentent la majorité des dispositifs de détection de gaz disponible dans le commerce. Le problème majeur rencontré par ces capteurs, est souvent, le manque de sélectivité, de reproductibilité, et la faible sensibilité. Dans ce travail nous avons réalisé, en utilisant les techniques de la microélectronique, un microcapteur à base d'oxyde de tungstène (WO3) pour la détection d'ozone. Le capteur est constitué de deux électrodes intergiditées de platine et d'une couche mince de WO3 (~60nm) de��posée par pulvérisation cathodique réactive magnétron radio fréquence, sur un substrat SiOs/Si. Cette technique de dépôt nous a permis de contrôler la morphologie des couches déposées. Nous avons étudié l'influence de plusieurs paramètres. La tension d'auto polarisation, agit plus particulièrement sur la densité des couches déposées. Le pourcentage d'oxygène présent dans le plasma durant le dépôt affecte essentiellement la taille des grains, le temps de dépôt agit linéairement sur l'épaisseur da la couche, dans la gamme étudiée. La corrélation entre la morphologie de l'élément sensible et la réponse du capteur à l'ozone, nous a permis de déterminer le process de réalisation d'un capteur qui présente ; une forte réponse à l'ozone (R ozone/R air= 335), de manière reproductible et stable. Nous avons trouvé qu'une morphologie granuleuse homogène avec de petits grains (~60nm), et une surface spécifique large est la plus adaptée pour l'application capteur de gaz. Cette morphologie a été obtenue pour des couches déposées pendant 10 min avec une tension d'autopolarisation égale à -200V, et un rapport oxygène-argon égale à 1. Nous avons également étudié l'influence da la température de fonctionnement des capteurs en présence d'ozone. Cette température joue un rôle très important pour l'activation des phénomènes d'adsorption et de désorption de l'ozone. Les capteurs réalisés présentent des réponses optimales pour une température de fonctionnement de 250°C, plus basse que celles décrites dans la littérature.


  • Résumé

    The gas sensors based on metallic oxides carried out on substrates of silicon present the majority of the devices of gas detection available in the Irade. The major problem encountered by these sensors, is often, the lack of selectivity, reproducibility, and the low sensitivity. In this work we realized, by using the micro-electronics techniques, a microsensor based on WO3 for the ozone detection. The sensor consists of two intergidited electrodes of platinum and of a thin layer of WO 3 (~ 60nm) deposited on SiO 2 / Si by R. F. Magnetron reactivate sputtering. This technique allows controlling the morphology of deposited layers- We studied the influence of several parameters. The self biasing voltage, acts more particularly on the density of me deposited layers. The percentage of oxygen present in plasma during the deposit affects primarily the size of the grains, the deposit time acts linearly on the layer thickness, in the studied range. The correlation between the sensitive layer morphology and the sensor response to ozone, enabled us to determine the realization process of a sensor which presents : a good response to ozone (R ozone / R air = 335), in a reproducible and stable way. We found that a homogeneous, granulose morphology with a small grains (~ 60nm), and a large specific surface is adapted for the gas sensor application. This morphology was obtained for layers deposited during 10 min with a self biasing voltage equal to -200 V, and an oxygen-argon ratio equal to 1. We also studied the influence of the operating temperature on the sensors responses to ozone. This temperature plays a very significant role for the activation of the adsorption and desorption phenomena. The produced sensors present optimal responses for an operating temperature equal to 250 °C, lower than those described in the literature

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (123 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 118

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. Saint-Jérôme). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 200062240
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.