Intégration du silicium poreux dans des microsystèmes fluidiques : application aux laboratoires sur puce

= Integration of porous silicon in fluidic microsystems : application to labs-on-chip

• Auteur / Autrice : Emeline Méry
• Direction : Daniel Barbier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dispositifs de l’électronique intégrée
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPM - Laboratoire de Physique de la Matière (1961-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microfluidique

Microtechniques

Silicium poreux

Résumé

L’intégration du silicium poreux (SiP) dans des microsystèmes fluidiques est réalisée afin d’exploiter sa grande surface spécifique comme phase stationnaire pour le tri moléculaire dans des laboratoires sur puce. La perméabilité aux liquides de membranes en SiP est déterminée. La filtration stérique de particules de 50 nm à travers une membrane en SiP est démontrée. Après une étude de l’oxydation à 300°C du SiP et de la densification de l’oxyde à 500°C ou 700°C, plusieurs méthodes de fonctionnalisation de surface du SIP avec des groupements (ioniques, C18, calixarènes et protéines IgG) sont mises au point. Des simulations et des mesures microfluidiques sur des microcanaux porosifiés et non, montrent que les écoulements suivent la loi de Navier-Stokes. Des caractérisations électriques et des simulations de la répartition des lignes de champ dans une puce contenant un microcanal poreux fonctionnalisé montrent la possibilité d’utiliser le SiP dans un système de séparation électrophorétique

The integration of porous silicon (PS) in fluidic microsystems is carried out in order to exploit its great surface as stationary phase for the molecular sorting in labs-on-chip. The liquid permeability of PS membranes is determined. The steric filtration of particles of 50 nm through a PS membrane is pointed out. After a study of PS oxidation at 300°C and of oxide densification at 500°C or 700°C, several methods of functionalisation of PS surface with various groups (ionic, C18, calixarenes and IgG proteins) are developed. . Microfluidic measurements and simulations on porosified (or not) microchannels show that flows follow the Navier-Stokes law. Electrical characterizations and simulations of electric field distribution in a chip containing a porous microchannel show the possibility of using PS in an electrophoretic separation system.