Microsystèmes d'Analyse - MICA

Responsable : Philippe MENINI
Responsable adjointe : Véronique Bardinal-Delagnes
Secrétaire : Elena STRAT

Intranet de l'équipe

Equipe MICA: du matériau au composant jusqu’au microsystème d'analyse

pour l’analyse multi-physique en phase liquide ou gazeuse

 

Les activités de recherche de l’équipe MICA ont pour objectif commun la micro-analyse des fluides (en phase liquide ou gazeuse) suivant différents modes de transduction (électrochimique, électromagnétique et optique) qui peuvent être potentiellement couplés. Des technologies convergentes dédiées à l’analyse chimique, biochimique et biologique sont donc développées sur des plateformes génériques pour pouvoir répondre aux besoins multiples de l’analyse dans le domaine de l'environnement, de la santé, de la biologie ou encore de la sécurité.

Vue schématique des objectifs de l'équipe MICA: exploiter et combiner différents modes de transduction pour la réalisation de microsystèmes innovants et performants pour l’analyse en phase liquide ou gazeuse

 

Basée sur nos savoir-faire en micro-nano-technologies, en modélisation multi-physique et en métrologie, notre stratégie vise à étudier des matériaux hétérogènes (Si, semi-conducteurs III-V, oxydes métalliques, polymères, semi-conducteurs organiques .. .) sous forme de micro ou de nano-structures et/ou à fonctionnaliser des surfaces de détection et à les intégrer dans des nouvelles géométries de composants pour réaliser des capteurs compacts, plus sensibles et plus performants pour la biologie, la chimie ou encore l’analyse de gaz. Nos expériences respectives dans ce domaine multi-disciplinaire sont alimentées par de nombreuses collaborations avec d'autres équipes du LAAS, mais aussi avec de nombreux laboratoires nationaux et internationaux (chimistes, biologistes et physiciens).

Dans ce contexte, notre recherche amont, liée à la fois à la physique, à l’électronique, à la chimie et à l'optique se décline en trois volets fortement corrélés, pour aller des matériaux avancés jusqu’aux microsystèmes d'analyse fonctionnels :

  • Etudes matériaux (Si, III-V, semi-conducteurs organiques, oxydes métalliques, polymères) pour tirer parti de propriétés physiques spécifiques, notamment dans le cas des nanostructures mais aussi de leur intégration hétérogène, afin d’améliorer la sensibilité et la sélectivité des capteurs.
  • Conception et fabrication technologique de dispositifs mettant en œuvre les différents principes de transduction exploités (résistances, condensateurs, transistors FET, microélectrodes, sources OLEDs ou VCSELs, photodiodes III-V ou organiques, magnétorésistances)
  • Conception et réalisation de micro-capteurs complets, élémentaires ou sous formes de matrices (Chem-FET, ElecCell, MOX capteurs de gaz, capteurs optiques intégrés : micro-sources, microlentilles passives ou actives, photo-détecteurs)

En amont de la conception et de la réalisation des microsystèmes, nos principales recherches portent donc sur les procédés de mise en forme et d'intégration de matériaux de nature diverse (silicium, polymères, III-V et composés organiques semi-conducteurs). Ces matériaux et leurs propriétés associées sont optimisés en fonction de l’application visée pour être exploitables dans le micro-dispositif final, qui constitue d’ailleurs souvent le véhicule de test le plus adapté pour l'étude approfondie des propriétés des matériaux et de leur intégration. Grâce à ces travaux sur le développement de plateformes technologiques dédiées, soutenus par la centrale technologique du LAAS (appartenant au réseau RENATECH) et par la plateforme de CAO pour la modélisation multi-physique et multi-échelle, la réalisation de nos microsystèmes peut donc être démontrée en tenant compte des contraintes réelles de l'application.

L'approche de l'équipe MICA vise également à définir les relations théoriques et/ou semi-empiriques entre les propriétés des matériaux élaborés et leurs paramètres technologiques d'intégration. Ainsi, nos études portent sur la compréhension des principaux mécanismes mis en jeu à l’échelle micro ou nano, le développement de modèles théoriques associés, la simulation multi-physique et enfin la caractérisation des matériaux et des dispositifs. En outre, nous visons la démonstration de la reproductibilité, de la robustesse et de la fiabilité de nos objets d’étude ; nous nous efforçons donc de développer pour les voies les plus avancées (électrochimie en phase liquide ou gazeuse), des prototypes avec des niveaux de TRL relativement élevés (entre 3 et 6) , ce qui favorise nos collaborations avec le tissu industriel (études de fiabilité, de pré-séries et de transfert industriel).

Nous mettons en œuvre cette stratégie générique selon quatre voies principales :