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1 « Gas Sensor Activities » LAAS-CNRS Pôle MINAS - M2D -Ph. Ménini (MCF) - A. Martinez (Pr) - E. Scheid (CR1) – - H. Chalabi (doct3 -ACI) - C. Tropis (doct2.

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1 1 « Gas Sensor Activities » LAAS-CNRS Pôle MINAS - M2D -Ph. Ménini (MCF) - A. Martinez (Pr) - E. Scheid (CR1) – - H. Chalabi (doct3 -ACI) - C. Tropis (doct2 - MESR) – P. Yoboue (doct1 -BDI)

2 2 vue de dessus Le Capteur Etudié : Type SGS Schéma : vue en coupe Membrane Heater Surface active Electrodes de contact Sonde de température membrane + Active layer SiO 2 + SiN x temperature sensor Sensing layer Pt electrodes Heater Si SiO 2 substrate Cold part Warm part 1. Cadre de létude Principe : Phase 1: Oxygen Adsorption ½ O 2 gaz + SnO 2-x + e - (SnO 2-x )O ad - Phase 2 : Reaction with reductive gases G + (SnO 2-x )O ad - GO + SnO 2-x + e - Variation de résistivité Chemical reactions at the surface occurs at high temperatures (>250°C):

3 3 Les Capteurs : Couche(s) sensible(s) 1. Cadre de létude Synthèse chimique de Nanomatériaux Sn N N Sn N N MeMe Me Me Me Me Me Me Sn SnO x suspensioncolloïdale Taille : nm 135°C ; 3 h anisole/H2O LCC-CNRS : Oxydes métalliques nanoparticulaires Dépôt par goutte par microinjecteur (industrialisé par MiCS) Volume contrôlé (qq 100 nl – Ø400µm – 2 µm dépaisseur max) L2MP-Marseille : WO 3 Déposé par sputtering (reactive RF magnetron sputtering) 50 nm dépaisseur max CIRIMAT-Toulouse : Couches minces Oxydes Spinelles AB 2 O 4, Ferrites déposées par PVD

4 4 Microtechnology Design et Realisation of micro hotplate for SGS Gas Sensor Activities at LAAS Gas Sensor Activities at LAAS Characterisations -Rs(t)Rs(t) -Impedance spectroscopy under controlled atmosphereImpedance spectroscopy under controlled atmosphere -Thermal Characterisation : IR CameraThermal Characterisation : IR Camera Modelling - Simulation Electro-thermal -Thermo mechanical modelling (ANSYS Comsol) Operating mode Data treatment and integration Fonct. at pulsed T° + mathematical data treatment (FDA, NN) Ph. Ménini (MCF;100%), A. Martinez (Pr;10%) - E. Scheid (CR1;10%) - H. Chalabi (doct3) - C. Tropis (doct2) – P. Yoboue (doc1) 1. Cadre de létude Thèses de Habib puis de PamelaThèses de Cyril

5 5 Élément chauffant : en Poly-Si (800x500um) Électrodes interdigitées Métallisation heater en Cr/Ti/Pt (100/200/3000A) Membrane : SiO2-SiNx (0.8µ - 0.6µ / 1.4µ - 0.6µ) Zone active (300µm x 300µm) Cellule 2x2mm, membrane 1x1mm² membrane + Active layer SiO 2 + SiN x temperature sensor Sensing layer Pt electrodes Heater SiSi SiSi Si O 2 substra te Cold part Warm part Technologie + Simulation LAAS - 1ère génération Technologie Thèse de Habib Chalabi : ACI NELLI LAAS - 2ème génération Optimisation Process Ti/Pt par caract. et Simulations Thermo-électriques (ANSYS) MICS sensor

6 6 Conception de Multicapteurs (membranes et heater indépendants) Bi-capteur 2.2mm 1.3 mm 1.8 mm 3.5mm 4-capteurs 3.0mm 2.2mm Vers le nez électronique intégré… Technologie LAAS – 3ème génération 2006

7 7 Thèse de Paméla Yoboue : –Optimisation technologique (mono et multi capteurs) –Conception et Réalisation de capteurs Hautes Températures Optimisation du capteur actuel à chaque étape Autres technologies - transductions adaptées aux HT (Simulations sur Comsol Multiphysics) Technologie + Simulation Technologie

8 8 Contrôle du dépôt par micro-cavité hydrophobe SU8 – BPR100 – SiOxNy Contrôle de la température de fonctionnement par résistance chauffante Ti/Pt Mesure dimpédance couche sensible Par électrodes inter-digitées Ti/Pt Plateforme chauffante sur membrane Pour capteurs de gaz avec sonde de température Technologie génération 2007

9 9 Design of Multisensors (membranes and heaters independant) Double sensor 2.2mm 1.3 mm 1.8 mm 3.5mm Array of 4 sensors 3.0mm 2.2mm To go to the smart nose…


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