Encadrants : Faiza Khali Bouamra (univ. Blida), Emmanuel Flahaut (CIRIMAT), Philippe Ménini (LAAS-CNRS) et Nour ZERHOUNI (Femto-ST).

Collaborations : Université de Blida, CIRIMAT, LAAS-CNRS, Femto-ST

Contexte : Le développement de capteurs de gaz miniaturisés et de basse consommation est un enjeu important pour de multiples applications comme le contrôle de niveaux de pollution extérieure urbaine et péri-urbaine ou encore le contrôle de la qualité de l’air intérieur. Parmi les technologies existantes sur le marché, aucune ne permet de répondre totalement à ce besoin avec de bonnes performances sur tous les critères du cahier des charges. Les capteurs de gaz à base d’oxydes métalliques (metal oxide semiconductor, MOS), restent encore aujourd’hui les plus prometteurs à condition d’améliorer leur sensibilité mais aussi leur sélectivité tout en abaissant leur température de fonctionnement et donc leur consommation énergétique. Pour répondre à ces objectifs, les recherches s’orientent depuis plusieurs années sur le développement de matériaux sensibles nanostructurés voire des mélanges de matériaux qui combinent une très grande surface d’échange et une réactivité importante vis-à-vis de molécules gazeuses environnantes. Les oxydes métalliques combinés avec les nanotubes de carbone sont une des pistes envisagées par le consortium.

Sujet de stage :

L’objectif de ce stage est dans un premier temps d’étudier le comportement électrique de nouvelles couches sensibles nanostructurées à base de nanotubes de carbone bi-parois (DWCNT) préparés au Cirimat et décorés à l’université de Blida par des nanoparticules de SnO2 et de ZnO selon un procédé sol-gel développé au laboratoire. Les caractérisations materiaux seront pilotées par l’université de Blida. Coté caractérisation électrique, c’est le LAAS-CNRS qui s’en chargera. Pour cela, les poudres obtenues seront déposées sur des substrats de silicium intégrant des électrodes de nature et de géométries variables pour déterminer les différentes résistances/impédances électriques de l’ensemble (résistances de contact, résistance de la couche sensible). Ces supports de test sont réalisés au LAAS. Les dispositifs incluant les différents nanomatériaux sont ensuite testés électriquement au LAAS grâce à des tests I(V) sous pointes sur plaque chauffante et sous atmosphère contrôlée en injectant différents polluants unitaires.

Dans un second temps, les meilleurs matériaux (les plus prometteurs) seront intégrés sur une plateforme multicapteurs déjà maitrisée au LAAS pour ensuite être testés sous environnement contrôlé afin de déterminer leurs performances de détection sous différents gaz comme le CO, le NO2 ou des composés organiques volatils et en faisant varier tous les paramètres variables possibles (température, taux d’humidité relative). Pour ce stage, une priorité sera donnée à la détection de traces de CO.

Compétences souhaitées : étudiants.es issus.es de masters d’électronique, d’instrumentation, de microsystèmes embarqués ou équivalents avec des compétences en capteur, instrumentation et métrologie.