Étude et élaboration de microcapteurs à membrane cristalline sensible aux ions alcalins et à transduction par semiconducteur amorphe

Study and elaboration of micro-sensors with alcalin ion sensitive membrane and with amorphous semiconductor transducer

• Auteur / Autrice : Anne Barroil
• Direction : Pierre Fabry, Pierre Moret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électrochimie
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Generalites physique

Etude experimentale

Capteur mesure

Impedancemetre

Microcapteur

Transducteur

Dispositif effet champ

Fabrication

Fonction reponse

Analyse sensibilite

Limite detection

Reproductibilite

Effet concentration

Sodium ion

Nasicon

0707d

Pac

Silicium amorphe hydrogene

Cd

Experimental study

Measurement sensor

Impedancemeter

Microsensors

Transducers

Field effect devices

Fabrication

Response functions

Sensitivity analysis

Detection limit

Reproducibility

Quantity ratio

Sodium ions

Nc

Hydrogenated amorphous silicon

Cd

Résumé

Ce travail a ete consacre a l'optimisation des performances d'un microcapteur impedancemetrique a membrane cristalline (nasicon) et a transduction, par effet de champ, dans du silicium amorphe hydrogene (a-si:h). Cette etude a d'abord consiste a choisir les conditions de depot (par pecvd) donnant des materiaux ayant les proprietes physico-chimiques et electriques desirees. Les interfaces du transducteur (a-si:h) ont ete electriquement caracterisees puisqu'elles jouent un role essentiel dans la transduction. Les conclusions obtenues nous ont permis de choisir l'empilement de couches susceptibles de fournir les meilleurs resultats : nasicon / si#3n#4 / a-si:h / n#+ a-si:h / al. Les capteurs avec des macro-plots ayant cette configuration sont environ trois fois plus sensibles, pour une meme limite de detection, que ceux constitues de l'empilement nasicon / a-si:h / au. L'etude, par spectroscopie d'impedance, de la miniaturisation des plots a permis la comprehension des phenomenes physiques lies a la transduction. La reponse du capteur (limite de detection, sensibilite, precision), en fonction de la concentration en ions sodium de la solution a doser, a ete optimisee par le choix du facteur geometrique du capteur (epaisseur de a-si:h, surface des plots, espacement) et des parametres de mesure (grandeur electrique et frequence de mesure). La reproductibilite a ete verifiee sur huit couples de plots.