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Pôle MINAS - M2DPôle MINAS - M2D

-Ph. Ménini (MCF) - A. Martinez (Pr) - E. Scheid (CR1) –

- H. Chalabi (doct3 -ACI) - C. Tropis (doct2 - MESR) – P. Yoboue (doct1 -BDI)

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vue de dessus

Le Capteur Etudié : Type SGSSchéma : vue en coupe

Membrane

Heater

Surface active

Electrodes de contact

Sonde de température

membrane + Active layerSiO2 +

SiNx

temperature sensorSensing layer Pt electrodes

HeaterSi Si

SiO2

substrate

Cold part Cold part Warm part

1. Cadre de l’étude

Principe : Phase 1: Oxygen Adsorption½ O2gaz + SnO2-x + e- (SnO2-x)Oad

-

Phase 2 : Reaction with reductive gasesG + (SnO2-x)Oad

- GO + SnO2-x + e-

Variation de

résistivité

Chemical reactions at the surface occurs at high temperatures (>250°C):

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Les Capteurs : Couche(s) sensible(s)

1. Cadre de l’étude

Synthèse chimiquede Nanomatériaux Sn

N

NSn NN

Me Me

Me Me

MeMe

Me MeSn

SnOx

suspension colloïdaleTaille : 12-20 nm

135°C ; 3 h

anisole/H2O

LCC-CNRS : Oxydes métalliques nanoparticulaires

Dépôt par goutte par microinjecteur (industrialisé par MiCS)Volume contrôlé (qq 100 nl – Ø400µm – 2 µm d’épaisseur max)

L2MP-Marseille : WO3

Déposé par sputtering (reactive RF magnetron sputtering)

50 nm d’épaisseur max

CIRIMAT-Toulouse : Couches mincesOxydes Spinelles AB2O4, Ferrites déposées par PVD

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• Élément chauffant : en Poly-Si (800x500um)• Électrodes interdigitées• Métallisation heater en Cr/Ti/Pt (100/200/3000A)• Membrane : SiO2-SiNx (0.8µ - 0.6µ / 1.4µ - 0.6µ) • Zone active (300µm x 300µm)• Cellule 2x2mm, membrane 1x1mm²

membrane + Active layerSiO2 +

SiNx

temperature sensor

Sensing layer

Pt electrodes

HeaterSi

Si

SiO2

substrate

Cold part Cold part Warm part

Technologie + SimulationTechnologie + Simulation

LAAS - 1ère génération

Technologie

Thèse de Habib Chalabi : ACI NELLI 2004-07

LAAS - 2ème génération

Optimisation Process Ti/Pt par caract. et Simulations Thermo-électriques (ANSYS)

MICS sensor

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Conception de Multicapteurs (membranes et heater indépendants)

Bi-capteur

2.2mm

1.3mm

1.8mm

3.5mm

4-capteurs 3.0mm

3.0mm

2.2mm

2.2mm

Vers le nez électronique intégré…

Technologie

LAAS – 3ème génération

2006

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• Thèse de Paméla Yoboue :– Optimisation technologique (mono et multi

capteurs)– Conception et Réalisation de capteurs Hautes

Températures • Optimisation du capteur actuel à chaque étape• Autres technologies - transductions adaptées aux HT

(Simulations sur Comsol Multiphysics)

Technologie + SimulationTechnologie + Simulation

Technologie

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Contrôle du dépôt par micro-cavité hydrophobe

SU8 – BPR100 – SiOxNy

Contrôle de la température de fonctionnement

par résistance chauffanteTi/Pt

Mesure d’impédance couche sensible Par électrodes inter-digitées Ti/Pt

Plateforme chauffante sur membranePour capteurs de gaz

avec sonde de température

Technologie génération Technologie génération 20072007

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Design of Multisensors Design of Multisensors (membranes and heaters independant)(membranes and heaters independant)

Double sensor

2.2mm

1.3mm

1.8mm

3.5mm

Array of4 sensors

3.0mm

3.0mm

2.2mm

2.2mm

To go to the smart nose…