Transport électronique couplé à la microscopie en champ proche des transistors à nanotube de carbone: Application à la détection de charges (original) (raw)
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Photoniques, 2020
Les microscopes électroniques en transmission ultrarapides combinent la résolution temporelle des sources laser femtosecondes avec la résolution spatiale des microscopes électroniques. Cette résolution spatio-temporelle inégalée, la richesse des techniques de microscopie électronique et les immenses possibilités de façonnage des impulsions optiques et électroniques ultrabrèves ouvrent des perspectives fascinantes pour l’exploration et le contrôle de la dynamique de la matière condensée.
Etude et réalisation de transistors à nanotubes de carbone pour la détection sélective de gaz
2011
Ce travail de these porte sur la realisation d'un capteur d'especes chimiques gazeuses a partir de transistors a nanotubes de carbone a effet de champs (i. E. CNTFET). Cette nouvelle generation de capteurs presente de nombreux avantages : compacts et bas cout, ils peuvent etre integres dans des systemes de detection ultrasensibles et autonomes. Ils sont destines a des applications de securite civile ponctuelle ou en reseau comme la detection de gaz d'attaque ou d'explosifs. Nous proposons la realisation de transistors a tapis aleatoires de nanotubes de carbone. L'utilisation de ces tapis permet de resoudre les problemes de fabrication en quantite et de reproductibilite rencontree avec les transistors a un seul nanotube. La premiere partie de nos travaux repose sur la mise au point d'une methode de depot de tapis de nanotubes a l'aide d'un aerographe assiste d'un robot automatise: des poudres commerciales de nanotubes de carbone sont mises en solut...
2014
Les progres rapides de la microelectronique sont liees a la miniaturisation du transistor MOS. Pour limiter les courants de fuite, SiO2 a deja ete remplace par HfO2.mais de nouveaux dielectriques de grande constante dielectrique (high-k) devront etre integres pour poursuivre cette progression. Le microscope a force atomique (AFM) en mode Conductive-AFM (C-AFM) est aujourd'hui un outil incontournable pour la caracterisation electrique des dielectriques en couche mince a l'echelle nanometrique. Dans nos travaux, nous avons cherche a etudier les limites du C-AM. Le C-AFM consiste a utiliser une pointe AFM comme electrode superieure afin de faire des mesures de type I(V) ou des cartographies de courant. Nous avons cherche a identifier le phenomene qui conduit a la degradation de la couche dielectrique par l'application d'une tension de pointe positive, materialisee par la deformation de la surface. Nous avons montre qu'il s'agissait d'un effet thermique due a...
2018
Du fait de leurs propriétés électriques remarquables, les nanotubes de carbone (NTCs) à simple paroi suscitent un intérêt croissant pour le développement de capteurs chimiques en milieu liquide. Cependant, le contrôle de leur positionnement sur des surfaces micro ou nano-structurées pour permettre leur utilisation au sein de structures de type transistor ou chemiresistor reste un défi à relever. Les travaux décrits dans ce manuscrit portent sur l'adressage de NTCs par diélectrophorèse (DEP) entre des électrodes métalliques en vue de leur application pour la mesure de pH en configuration chemiresistor. Dans un premier temps, nous avons cherché à étudier l'influence des paramètres de la DEP (durée d'application du champ, fréquence, intensité, etc.) sur la structure des assemblages de NTCs obtenus. Afin d'expliquer ces résultats expérimentaux, les contributions respectives des différentes forces en jeu ont été étudiées à l'aide de modélisations par éléments finis sous Comsol. Nous avons ensuite cherché à caractériser les structures à base de NTCs obtenues par microscopie électronique à balayage ainsi que par des mesures de résistance à l'air, ceci afin d'établir un premier lien entre les conditions d'élaboration et les caractéristiques obtenues. La possibilité d'employer les dispositifs pour la mesure de pH, a ensuite été évaluée. Des mesures courant-tension effectuées en milieu liquide ont permis de montrer que les capteurs à base de NTCs assemblés entre des électrodes d'or étaient sensibles à la variation du pH de la solution. D'autres mesures réalisées à pH constant et conductivité variable visant à évaluer la sélectivité du capteur ont montré que le capteur était également sensible aux variations de conductivité. Finalement, l'étude de l'évolution fréquentielle de l'impédance du capteur tend à montrer qu'une sélectivité au pH peut être favorisée par un choix judicieux de la fréquence d'utilisation. Mots clés : Diélectrophorèse, nanotubes de carbone mono paroi, capteur en milieu liquide, chemiresistor, mesure de pH.
Détection d'acides nucléiques avec des réseaux de transistors à effet de champs à base de graphène
2019
La troisième partie est dédiée aux applications de détection. Les molécules sondes (ssDNA) sont immobilisées sur la puce par l'intermédiaire de la polylysine (PLL), un polymère chargé positivement. L'adsorption de ce polymère induit un décalage du point de Dirac vers le sens positif des tensions de grille alors que la fixation des oligonucléotides sondes chargés négativement produit un décalage dans le sens opposé. Nous avons pu détecter la réaction d'hybridation entre les sondes et leurs cibles complémentaires (cDNA) par des mesures différentielles et des mesures en temps réel in situ. 4 5 5 Abstract "This world is penetrated by the applications of measurement; all knowledge, which cannot be measured, is subject to a judgment of depreciation. The name "science" refuses more and more all knowledge untranslatable in numbers."
2011
Avant tout, je remercie ALLAH le tout puissant de m'avoir donné la force, la volonté et le courage pour réussir un tel travail. Ce travail a été effectué au sein du laboratoire de microélectronique à l'Université Abou Bakr Belkaid de Tlemcen. Je tiens à remercier très vivement Monsieur B.BOUAZZA, Maître de conférences à l'Université de Tlemcen pour la bienveillance avec laquelle il a guidé mes travaux, pour son soutien, ainsi que pour les précieux conseils qu'il m'a prodigués tout au long de ce thèse. J'ai eu beaucoup de plaisir de travailler avec lui. Mes plus vifs remerciements vont à Monsieur K .E.GHAFFOUR, Professeur à l'Université de Tlemcen et responsable du laboratoire qui nous a transmit sec connaissances et son savoir et pour l'honneur qu'il me fait en présidant le Jury de cette thèse. Ma profonde reconnaissance envers Madame A.GUEN-BOUAZZA, Maître de conférences à l'Université de Tlemcen que j'ai déjà travaillé avec elle auparavant d'avoir apporté son aide et ses conseils et pour l'honneur qu'elle me fait en acceptant de faire partie du jury. Je remercie également Monsieur A.HAMDOUNE Maître de conférences à l'Université de Tlemcen, pour avoir accepté d'être membre de jury. Enfin, j'adresse mes remerciements à touts ceux qui ont contribué de prés ou de loin à la réalisation de ce projet en particulier tous les membres de laboratoire d'électronique. Merci 3 Dédicace À la mémoire de mes regrettables grands parents, À mes très chers parents qui m'ont toujours soutenu, aimé et encouragé, À mon très cher grand père à qui je souhaite une longue vie, À mes chers frères, soeurs, beaux frères et belles soeurs, À mes adorables neveux et nièces, À mes très chères tantes, oncles, cousins et cousines, À toute ma famille et tous mes amis, À tous ceux qui me sont chers.
2007
Gas sensors based on carbon nanotube transistors (CNTFET) are a new generation of easy-handling, ultra-compact and ultra-sensible high selective gas detection devices. The gas detection is achivied by changing the work function of the “Drain” and “Source” transistor electrodes: this change influences directly the metal/CNT junction transfer characteristics and so the device resistance. Some CNTFET based devices have been already fabricated and show a very high sensitivity and an interesting versatility: they have been shown to be effective, for example, for CO 2 , NO 2 , NH 3 or Nerve agents detection. Actually, the most important issue remains the enhancement of the selectivity. The CNTFET functionalization using specific polymers has been proposed. This approach shows some evident drawbacks: long detection and recovery time, enhanced sensitivity to moisture (high false alarm rate). Starting from these considerations, we propose a new approach which is based on a metal diversificat...
Résumé Cet article présente la réalisation d'un capteur dédié à la détection des espèces chimiques et biologiques. Ce capteur est composé d'un transistor à effet de champ associé avec un canal microfluidique intégré. La fabrication de ces capteurs est basée sur une technologie à haute température MOS associée à la méthode de micro usinage de surface (couche sacrificielle), qui présente d'avantage d'intégrer directement et sans collage le microcanal au transistor.