Analyse et Optimisation des performances d'un capteur de gaz à base de SnO2 nanoparticulaire : Application à la détection de CO et CO2.

• Main Author: Tropis, Cyril
• Language: FRE
• Published: Université Paul Sabatier - Toulouse III 2009
• Subjects: [SPI:NANO] Engineering Sciences/Micro and nanotechnologies/Microelectronics; Capteurs chimiques de gaz; Dioxyde d'étain nanoparticulaire; Banc de mesure; Profil de mesure dynamique; Modélisation physique et analytique; Simulations ab-initio; Modélisation comportementale; Systèmes décisionnels; Analyse Factorielle Discriminante; CO et CO2
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00459852; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/45/98/52/PDF/These_finale_Cyril_TROPIS.pdf

Les micro-capteurs de gaz connaissent un intérêt croissant avec le développement des applications « bas-coût » dans les domaines de l'automobile, la domotique ou l'environnement. Pour répondre à cette demande, les micro-capteurs à base d'oxyde métallique présentent des avantages uniques comme leur faible coût, une grande sensibilité, un temps de réponse bref et facile à intégrer dans un système portable miniaturisé. Cependant, ces capteurs tels qu'ils sont aujourd'hui, souffrent d'un manque de sélectivité et d'une dérive de leurs performances à long terme, ce qui freine leur développement. D'autre part, la détection du dioxyde de carbone, qui représente un intérêt grandissant, semblait particulièrement difficile avec ce type de capteur. Dans ce contexte, l'objet de ce travail consiste d'une part à bien comprendre les phénomènes réactionnels observés grâce à la simulation numérique « gaz-surface », d'autre part à définir un mode opératoire « robuste » permettant d'obtenir une meilleure stabilité et surtout améliorer la sélectivité. Tout d'abord, nous avons étudié les paramètres d'un profil de température dynamique pour améliorer significativement les performances du capteur. Par la suite, un modèle de connaissance des mécanismes de réaction à été développé afin de mieux interpréter, comprendre et prévoir le comportement de ces capteurs. Ce modèle a la particularité de simuler les transferts de charge en surface de la couche sensible en s'appuyant sur des calculs ab-initio. Enfin, nous avons travaillé sur la modélisation de la réponse. Un modèle d'interpolation très performant adapté au problème a été étudié dans un système décisionnel. La convergence de ces trois approches a permis une meilleure compréhension du fonctionnement du capteur avec du CO et du CO2 et la détermination d'un protocole de mesure optimal avec une optimisation du traitement du signal de la réponse électrique.