Les capteurs de gaz conventionnels, en particulier ceux basés sur des matériaux à oxyde métallique (MOX), restent la technologie dominante pour la surveillance de la qualité de l’air, mais souffrent de températures de fonctionnement élevées, d’une sélectivité limitée et d’une consommation énergétique importante [1], [2]. Ces limitations restreignent leur intégration dans des dispositifs portables et/ou autonomes de l’Internet des Objets (IoT), pourtant essentiels pour une surveillance environnementale continue et à grande échelle. Cette thèse explore des stratégies alternatives de détection en combinant de nouveaux matériaux sensibles aux gaz avec une architecture de transistor à effet de champ sensible aux gaz (Gas-FET) sur silicium sur isolant totalement appauvri (FDSOI), compatible CMOS, inspirée de travaux antérieurs sur des capteurs de pH intégrés [3]. L’objectif est de développer des capteurs à faible consommation, miniaturisés et facilement intégrables, capables de détecter des polluants tels que le dioxyde de carbone (CO₂) et le dioxyde d’azote (NO₂) dans des conditions proches de l’ambiante.Les travaux de recherche sont structurés en trois phases. Tout d’abord, des nanoparticules de silice fonctionnalisées par de la polyéthylèneimine (PEI) ainsi que des films de SnO₂ dopés au palladium ont été synthétisés et intégrés sur des structures à électrodes interdigitées (IDE) afin d’étudier leurs propriétés de réponse gazeuse respectivement vis-à-vis du CO₂ et du NO₂. La sélectivité relative de ces deux matériaux a également été étudiée. Ensuite, ces matériaux ont été intégrés dans une architecture de capteurs Gas-FET en utilisant un procédé back-end-of-line (BEOL) appliqué à la technologie FDSOI UTBB 28 nm. Le procédé développé dans ce travail, compatible CMOS, repose sur six niveaux de masques et 22 étapes de fabrication. Après une étude détaillée des propriétés de détection des Gas-FETs au CO₂ et au NO₂, un système de capteur complet a été développé. Ce système comprend une électronique de lecture dédiée, un suivi intégré de la température et de l’humidité, ainsi que des stratégies de calibration basées sur des algorithmes d’intelligence artificielle.La caractérisation expérimentale a montré que les Gas-FETs au CO₂ fonctionnalisés au PEI atteignaient une réponse maximale de 25 % à 45 °C avec un temps de réponse moyen de 150 s, tout en maintenant une très bonne reproductibilité, stabilité et réversibilité. Fait important, une détection proche de la température ambiante (30 °C) a également été démontrée, bien qu’avec une linéarité et des seuils de saturation réduits. Une étude systématique des effets de l’humidité et de la température a confirmé la robustesse des dispositifs, malgré un impact relativement marqué de l’humidité. En parallèle, les films minces de SnO₂–Pd ont montré des performances prometteuses pour la détection du NO₂, atteignant une amplitude de réponse de 80 % à 150 °C avec un temps de réponse de 150 s. Au niveau système, un premier prototype de lecture intégrant les capteurs, une unité microcontrôleur et des capteurs auxiliaires de température/humidité a été réalisé. Un modèle d’apprentissage automatique entraîné sur des données expérimentales a permis une correction efficace des interférences induites par l’humidité ainsi qu’une estimation de la concentration réelle des analytes, atteignant une précision élevée lors des tests de validation croisée k-fold (R² = 93 %).Mots-clés : Transistor à effet de champ sensible aux gaz (Gas-FET), silicium sur isolant totalement appauvri (FDSOI), fabrication compatible CMOS, détection du CO₂, détection du NO₂, capteurs basse consommation, Internet des Objets.