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« 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). Pt electrodes. temperature sensor. Sensing layer. SiO 2. membrane + Active layer.
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« 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)
Pt electrodes temperature sensor Sensing layer SiO2 membrane + Active layer SiO2 + SiNx Heater Si Si substrate Cold part Warm part Cold part Electrodes de contact Surface active Membrane Sonde de température Heater Le Capteur Etudié : Type SGS vue de dessus Schéma : vue en coupe Principe : Phase 1: Oxygen Adsorption ½ O2gaz + SnO2-x+ e-(SnO2-x)Oad- Variation de résistivité Phase 2 : Reaction with reductive gases G + (SnO2-x)Oad-GO + SnO2-x + e- Chemical reactions at the surface occurs at high temperatures (>250°C): 1. Cadre de l’étude
SnO x M e M e M e M e S n S n Sn M e M e N 135°C ; 3 h Synthèse chimique de Nanomatériaux N N M e anisole/H2O M e N Taille : 12-20 nm suspension colloïdale Les Capteurs : Couche(s) sensible(s) LCC-CNRS : Oxydes métalliques nanoparticulaires Dépôt par goutte par microinjecteur (industrialisé par MiCS) Volume contrôlé (qq 100 nl – Ø400µm – 2 µm d’épaisseur max) CIRIMAT-Toulouse : Couches minces Oxydes Spinelles AB2O4, Ferrites déposées par PVD L2MP-Marseille : WO3 Déposé par sputtering(reactive RF magnetron sputtering) 50 nm d’épaisseur max 1. Cadre de l’étude
Technologie + Simulation Pt electrodes temperature sensor Sensing layer SiO2 membrane + Active layer SiO2 + SiNx Heater Si Si substrate Cold part Warm part Cold part Thèse de Habib Chalabi : ACI NELLI 2004-07 MICS sensor Optimisation Process Ti/Pt par caract. et Simulations Thermo-électriques (ANSYS) • 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 LAAS - 1ère génération LAAS - 2ème génération Technologie
1.8 mm 1.3 mm 2.2mm 3.5mm 2.2mm 3.0mm 2.2mm 3.0mm Conception de Multicapteurs (membranes et heater indépendants) Bi-capteur LAAS – 3ème génération 2006 4-capteurs Vers le nez électronique intégré… Technologie
Technologie + Simulation • 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
Technologie génération 2007 Contrôle de la température de fonctionnement par résistance chauffante Ti/Pt Contrôle du dépôt par micro-cavité hydrophobe SU8 – BPR100 – SiOxNy Plateforme chauffante sur membrane Pour capteurs de gaz avec sonde de température Mesure d’impédance couche sensible Par électrodes inter-digitées Ti/Pt
Design of Multisensors (membranes and heaters independant) 1.8 mm 1.3 mm 2.2mm 3.5mm 2.2mm 3.0mm 2.2mm 3.0mm Double sensor Array of 4 sensors To go to the smart nose…