Etude et fonctionnalisation de différents transducteurs (Si/Si2, ISFET, Au) en vue de la réalisation de microcapteurs d'ions métalliques

Investigation of different functionnalized transducers (Si/Sio2, ISFET, Au). Application for heavy metal ion detection

• Auteur / Autrice : Mounir Ben Ali
• Direction : Nicole Jaffrezic-Renault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Dispositifs de l'électronique intégrée
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Ingénierie et fonctionnalisation des surfaces (Ecully, Rhône....-2003)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ions métalliques

Microélectrodes

Microcapteurs

Transducteurs

Résumé

Au cours de ce travail, nous avons etudie la faisabilite et les performances de capteurs d'ions metalliques en solution. Pour cela, differents transducteurs (eis, isfet, electrode et microelectode d'or) ont ete fonctionnalises par des membranes ionosensibles. Deux methodes de fonctionnalisation on ete envisagees : adsorption de gels polysiloxanes, evaporation thermique sous vide secondaire de thiacalix4arene. La fonctionnalisation de transducteurs a base de semiconducteurs (eis et isfet) a permis de montrer la faisabilite de capteurs d'ions lourds (cu 2 + ; cd 2 + et pb 2 +), grace au depot de couches et de membranes polymeriques sur des structures de silicium oxyde. Les performances de ces capteurs ont ete explorees par des techniques des mesures capacitives et des mesures directes sur des memfets en milieu liquide. Parmi les avantages des capteurs elabores, on peut signaler qu'ils presentent des sensibilites quasi-nernstiennes vis a vis des ions lourds, un temps de reponse court, une duree de vie relativement longue (> 3 mois). Par ailleurs, les capteurs de cu 2 + elabores ont revele un certain nombre de limitations, principalement de point de vue limite de detection. Pour pallier a cet inconvenient, nous avons transpose la methode de fonctionnalisation sur des supports metalliques. Nous avons etudie les performance du capteur au/tca par spectroscopie d'impedance. Des limites de detection de 10 - 7m ont ete obtenues. Nous avons demontre aussi la faisabilite d'integration du transducteur en utilisant un silane comme agent de couplage. Cette procedure a ete couplee avec la technologie de masquage par resine dans le but de realiser des microelectrodes. L'adaptation de la molecules de thiacalix4arene sur le support metallique de type or permet de conserver les performances du capteur en passant a l'integration du transducteur.