Nouveaux materiaux sensibles pour capteurs de gaz a semi-conducteurs : polypyrroles mesomorphes et inp

New sensitive materials for semiconducting gas sensors : mesomorphic polypyrroles and inp

• Auteur / Autrice : VALERIE BATTUT
• Direction : Jean-Pierre Blanc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2

Résumé

Les semi-conducteurs permettent de realiser des capteurs de gaz miniatures, peu onereux mais malheureusement peu selectifs. Il est possible de reduire ce defaut par l'association de capteurs (multicapteur) suivi d'un traitement des signaux. Mais, la tres faible diversite des materiaux actuellement utilises ne permet pas la mise en uvre d'un multicapteur performant en raison de la similitude des reponses individuelles. Ce memoire presente l'etude de materiaux originaux. L'un est un polymere organique dont l'aspect cristal liquide facilite la mise en uvre et l'autre un materiau tout a fait nouveau dans le domaine des capteurs, un semi-conducteur iii-v, l'inp. Le premier materiau, un polypyrrole rendu mesomorphe par ingenierie chimique, ne s'est revele sensible qu'aux gaz oxydants. Des instabilites de son dopage initial conduisent a des derives inacceptables pour un capteur. Cette etude a cependant permis de montrer qu'un modele d'action des gaz, precedemment developpe au laboratoire pour des cristaux moleculaires, est aussi applicable a des materiaux moins organises tels que ces polypyrroles. Le deuxieme materiau, des couches minces d'inp epitaxiees sur un substrat semi-isolant, s'est revele beaucoup plus interessant. Le principe d'action des gaz, par ionosorption et effet de champ, est tout a fait nouveau par rapport a ce que l'on connaissait jusqu'a present. Il est montre que le prototype capteur presente une sensibilite tres exploitable au dioxyde d'azote. Cette sensibilite est d'autant plus grande que la couche d'inp est fine et peu dopee. Il est propose un modele theorique de l'action du gaz melant les aspects d'equilibre chimique et de physique du solide. Des structures fonctionnant sur le meme principe sont proposees, l'une d'entre elles pourrait permettre un ajustement electrique de la sensibilite.