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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. - PowerPoint PPT Presentation
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1
« Gas Sensor Activities »« Gas Sensor Activities »LAAS-CNRS LAAS-CNRS
Pôle MINAS - M2DPôle MINAS - M2D
-Ph. Ménini (MCF) - A. Martinez (Pr) - E. Scheid (CR1) –
- H. Chalabi (doct3 -ACI) - C. Tropis (doct2 - MESR) – P. Yoboue (doct1 -BDI)
2
vue de dessus
Le Capteur Etudié : Type SGSSchéma : vue en coupe
Membrane
Heater
Surface active
Electrodes de contact
Sonde de température
membrane + Active layerSiO2 +
SiNx
temperature sensorSensing layer Pt electrodes
HeaterSi Si
SiO2
substrate
Cold part Cold part Warm part
1. Cadre de l’étude
Principe : Phase 1: Oxygen Adsorption½ O2gaz + SnO2-x + e- (SnO2-x)Oad
-
Phase 2 : Reaction with reductive gasesG + (SnO2-x)Oad
- GO + SnO2-x + e-
Variation de
résistivité
Chemical reactions at the surface occurs at high temperatures (>250°C):
3
Les Capteurs : Couche(s) sensible(s)
1. Cadre de l’étude
Synthèse chimiquede Nanomatériaux Sn
N
NSn NN
Me Me
Me Me
MeMe
Me MeSn
SnOx
suspension colloïdaleTaille : 12-20 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 d’épaisseur max)
L2MP-Marseille : WO3
Déposé par sputtering (reactive RF magnetron sputtering)
50 nm d’épaisseur max
CIRIMAT-Toulouse : Couches mincesOxydes Spinelles AB2O4, Ferrites déposées par PVD
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 layerSiO2 +
SiNx
temperature sensor
Sensing layer
Pt electrodes
HeaterSi
Si
SiO2
substrate
Cold part Cold part Warm part
Technologie + SimulationTechnologie + Simulation
LAAS - 1ère génération
Technologie
Thèse de Habib Chalabi : ACI NELLI 2004-07
LAAS - 2ème génération
Optimisation Process Ti/Pt par caract. et Simulations Thermo-électriques (ANSYS)
MICS sensor
6
Conception de Multicapteurs (membranes et heater indépendants)
Bi-capteur
2.2mm
1.3mm
1.8mm
3.5mm
4-capteurs 3.0mm
3.0mm
2.2mm
2.2mm
Vers le nez électronique intégré…
Technologie
LAAS – 3ème génération
2006
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 + SimulationTechnologie + Simulation
Technologie
8
Contrôle du dépôt par micro-cavité hydrophobe
SU8 – BPR100 – SiOxNy
Contrôle de la température de fonctionnement
par résistance chauffanteTi/Pt
Mesure d’impédance couche sensible Par électrodes inter-digitées Ti/Pt
Plateforme chauffante sur membranePour capteurs de gaz
avec sonde de température
Technologie génération Technologie génération 20072007
9
Design of Multisensors Design of Multisensors (membranes and heaters independant)(membranes and heaters independant)
Double sensor
2.2mm
1.3mm
1.8mm
3.5mm
Array of4 sensors
3.0mm
3.0mm
2.2mm
2.2mm
To go to the smart nose…