Intégration du silicium poreux dans des microsystèmes fluidiques : application aux laboratoires sur puce

par Emeline Méry

Thèse de doctorat en Dispositifs de l'électronique intégrée

Sous la direction de Daniel Barbier.

Soutenue en 2006

à Lyon, INSA , en partenariat avec LPM - Laboratoire de Physique de la Matière (laboratoire) .

mots clés

• Silicium poreux
• Microtechniques
• Microfluidique

Résumé

L’intégration du silicium poreux (SiP) dans des microsystèmes fluidiques est réalisée afin d’exploiter sa grande surface spécifique comme phase stationnaire pour le tri moléculaire dans des laboratoires sur puce. La perméabilité aux liquides de membranes en SiP est déterminée. La filtration stérique de particules de 50 nm à travers une membrane en SiP est démontrée. Après une étude de l’oxydation à 300°C du SiP et de la densification de l’oxyde à 500°C ou 700°C, plusieurs méthodes de fonctionnalisation de surface du SIP avec des groupements (ioniques, C18, calixarènes et protéines IgG) sont mises au point. Des simulations et des mesures microfluidiques sur des microcanaux porosifiés et non, montrent que les écoulements suivent la loi de Navier-Stokes. Des caractérisations électriques et des simulations de la répartition des lignes de champ dans une puce contenant un microcanal poreux fonctionnalisé montrent la possibilité d’utiliser le SiP dans un système de séparation électrophorétique

Titre traduit

= Integration of porous silicon in fluidic microsystems : application to labs-on-chip

Résumé

The integration of porous silicon (PS) in fluidic microsystems is carried out in order to exploit its great surface as stationary phase for the molecular sorting in labs-on-chip. The liquid permeability of PS membranes is determined. The steric filtration of particles of 50 nm through a PS membrane is pointed out. After a study of PS oxidation at 300°C and of oxide densification at 500°C or 700°C, several methods of functionalisation of PS surface with various groups (ionic, C18, calixarenes and IgG proteins) are developed. . Microfluidic measurements and simulations on porosified (or not) microchannels show that flows follow the Navier-Stokes law. Electrical characterizations and simulations of electric field distribution in a chip containing a porous microchannel show the possibility of using PS in an electrophoretic separation system.