Développement d'un dispositif intégré de photodétection de grande sensibilité avec discrimination spectrale pour les laboratoires sur puce

Development of an integrated photosensor device for lab on chip applications requiring high detection sensitivity and spectral discrimination

• Auteur / Autrice : Thierry Courcier
• Direction : Guo Neng Lu, Vincent Aimez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microélectronique
• Date : Soutenance le 17/06/2014
• Etablissement(s) : Lyon 1 en cotutelle avec Université de Sherbrooke (Québec, Canada)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : INL - Institut des Nanotechnologies de Lyon, UMR5270 (Rhône) - Institut des Nanotechnologies de Lyon - Site de l'UCBL
• Jury : Président / Présidente : Hélène Tap
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Pittet, Stéphane Martel, Paul Charette, Serge Charlebois
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Tap, Patrick Garda

Mots clés

Mots clés contrôlés

Filtres optiques

Fluorescence

Capteurs optiques

Mots clés libres

Laboratoire sur puce

Photodétecteur à quatre jonctions enterrées

Fluorescence

Filtre interférentiel

Filtre absorbant

Préamplification de charge

Lab-on-a-chip

Buried quad junction photodetector

Fluorescence

Interference filter

Absorbing filter

Charge preamplifier

Résumé

Ce travail de thèse a pour but de développer un dispositif basé autour d'un dispositif intégré de photodétection pour des applications biomédicales nécessitant une grande sensibilité de détection et une discrimination spectrale (sélectivité). Ce dispositif peut être appliqué, par exemple, à la mesure simultanée de plusieurs marqueurs fluorescents dans les laboratoires sur puce mettant en œuvre de très faibles volumes de réactifs (inférieurs au microlitre). Le travail de thèse se focalise sur la conception, la réalisation et le test de ce dispositif intégré de photodétection. Ce travail se décline selon deux axes principaux : d'une part, la conception d'un photodétecteur CMOS avec préamplificateurs intégrés, et d'autre part la conception, la réalisation et la caractérisation de filtres optiques intégrés performants pour la détection de fluorescence

This thesis aims to develop a system based around an integrated photosensor device for biomedical applications requiring high detection sensitivity and spectral discrimination (selectivity). For example, this system can be applied to mesure simultaneous emissions of several fluorescent labels in lab-on- a-chip implementing very small volumes of reagents (below the microliter). The thesis focuses on the design, implementation and testing of this integrated photodetector device. The work is divided in two main parts: first, the design of a CMOS photodetector with integrated preamplifiers, and secondly the design, realization and characterization of integrated optical filters for fluorescence detection