Etude de l'adsorption des molécules simples sur WO3 : application à la détection des gaz

Study of the adsorption of simple molecules on WO3 by ab initio calculations : application to the detection of gas

• Auteur / Autrice : Lama Saadi
• Direction : Roland Hayn, Vincent Oison, Caroline Lambert-Mauriat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et nanoélectronique
• Date : Soutenance le 14/12/2012
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Pagnier, Marc Bendahan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Estève

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réduction (chimie)

Oxydation

Adsorption

Conduction électrique

Détecteurs de gaz

Mots clés libres

Capteur de gaz

Trioxyde de tungstène (WO3)

Calculs ab initio

Dft

Lacune d’oxygène

Dopage n

Conductivité électrique

Adsorption

Oxydation

Réduction

Gas sensor

Tungsten trioxide (WO3)

Ab initio calculations

Dft

Oxygen vacancy

N-doping

Electrical conductivity

Adsorption

Oxidation

Reduction

Résumé

L'équipe micro-capteurs de l'IM2NP développe des capteursde gaz dont le principe de détection est basé sur la mesure de la variationde la conductance en présence de gaz. Le matériau utilisé comme élémentsensible est l'oxyde de tungstène (WO3) en couches minces. L'objet de cettethèse est donc d'étudier la surface de WO3 dans sa reconstruction c(2x2),obtenue par clivage selon la direction [001]. Cette étude a été également suivied'une étude des lacunes par des calculs ab initio basés sur la DFT, dans lesdeux approximations LDA et GGA. Ensuite, l'dsorption de molécules de gazsimples (O3, COx, NOx) sur des surfaces plus ou moins riches en oxygènea été effectuée. Pour simuler ces systèmes, nous avons fait le choix du codeSIESTA basé sur la DFT et qui présente l'avantage de pouvoir travailler.

The team of micro sensors at IM2NP mainly focuses onthe development of gas sensors based on measurement in conductancevariation in presence of gas. The material used as sensitive element istungsten oxide (WO3) thin film. The objective of present thesis is to studythe surface properties of WO3 in its reconstruction c(2x2), obtained bycleavage along the [001] direction. This study is also followed by a gapanalysis using ab initio calculations based on DFT in both LDA andGGA approximations. Then, the adsorption of molecules of simple gases((O3, COx NOx) for these surfaces (more or less rich in oxygen), is performed.To simulate these systems, we have chosen the SIESTA code based onDFT which is used for the larger number of atoms as compared to other codes.