Thèse soutenue

Nouveaux procédés de l'élaboration et de mise en oeuvre de capteurs et microsystèmes en silicium et silicium poreux par des méthodes luminescentes et électriques

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Auteur / Autrice : Arthur Benilov
Direction : Yves Robach
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique et automatique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique, optoélectronique et microsystèmes (Ecully, Rhône)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Mots clés libres

Résumé

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Cette thèse traite de différents aspectsdu silicium poreux, qui incluent des questions liées à la fabrication, à la modification, aux mesures effectuées sur ce matériau ainsi qu'à des applications pour des capteurs. Le but de ce travail est de continuer à explorer le potentiel silicium poreux en tant que capteur, tout en tentant de trouver des conditions de stabilisation pour sa préparation et sa mise en oeuvre. Les propriétés de photoluminescence du silicium poreux ont été étudiées par spectrométrie temporelle. Cette étude est importante pour clarifier le mécaniqume de quenching et de dégradation de la de la photoluminescence du silicium poreux par absorption de différentes substances. L'influence du niveau de pH sur l'intensité et la durée de vie de la photoluminescence du silicium poreux a été étudiée. L'on a découvert que l'intensité et la durée de vie diminuent dans un milieu pH et augmentent dans un milieu acide, ce qui peut expliquer par les processus d'effusion et de restauration d'hydrogène. Pour stabiliser la surface du Si poreux, nous avons tenté de le couvrir d'un polymère PEDOT avec un succès partiel. L'incorporation de métaux catalytique (Ag, Pt, Ni) dans les couches de Si poreux est aussi méthodiquement étudiée, ce qui offre une opportunité pour créer des matricessilicium avec des nanoclusters métalliques dans les pores, pour des applications liées aux capteurs. Les propriétés électriques du Si poreux ont été étudiées en fonction de l'absorption de différents gaz (Ar, N2, Co2 et O2) par spectrométrie DLTS. Une méthode de mesure sans contact basée sur des courants de Foucault est porposée pour suivre les changements de conductivité électrique du Si poreux en présence de NO2. La formation localisée du Si poreux par attaque assistée par la lumière a aussi été étudiée. Il est démontré que la résolution spatiale de cette méthode est limitée par la longueur de diffusion des porteurs de charge minoritaires. Enfin, nous procédons à un travail exploratoire sur l'usinage localisé du silicium par micro-électro-érosion (uEDM). Un dispositif d'EDM a été développpé pour procéder à l'usinage du Si à l'échelle 5-100 um. Les perspectives pour améliorer cette résolution sont discutées. La formation par décharges électriques de Si poreux, intégrée dans le processus d'EDM, est démontrée.