Recherche Avancée

Thèse soutenue

Conception, réalisation de micro-capteurs de force à bases de jauges piézorésistives pour la caractérisation mécanique d'assemblages cellulaires en milieu liquide

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Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Bureau
Direction : Dominique Collard, Bernard Legrand
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique
Date : Soutenance en 2006
Etablissement(s) : Lille 1

Résumé

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Les microtechnologies permettent aujourd'hui de réaliser différents types de capteurs dont un domaine d'application émergeant est la caractérisation électrique et mécanique des cellules biologiques pour la détection précoce de pathologies. Dans ce contexte, le but du travail présenté est de proposer un capteur de force dont l'axe sensible se trouve dans le plan, et dont l'information de sortie soit une grandeur électrique. Les structures conçues mettent ainsi à profit l'effet piezo-résistif au sein de jauges en silicium, dont l'architecture a été spécialement mise au point pour obtenir des sensibilités de l'ordre de 10 N-1 sur cet axe. La modélisation et l'optimisation des performances ont conduit à la fabrication de jauges d'architecture compacte et originale réalisées sur deux niveaux de polysilicium implanté de bore, et encapsulé dans trois couches de nitrure peu contraint, le tout implémenté sur une couche de SOI. Le procédé de fabrication a été spécialement mis au point. Par ailleurs, l'influence de l'erreur d'alignement entre la jauge et la poutre d'épreuve a été étudiée et vérifiée lors des tests. Les sensibilités obtenues avec des jauges de 170 µm de long et 6,5 µm de large sont de l'ordre de 30. 10-6 µN-1. Les applications mettant en œuvre ce type de dispositif sont nombreuses et les performances, comparables aux leviers AFM, font de cette configuration de jauge une structure à fort potentiel pour être utilisée pour d'autres applications.