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Posté par Redbran le Vendredi 05/01/2018 à 12:00
Des capteurs de gaz à base de nitrure de gallium transférés sur un support flexible
Des capteurs de gaz à base de nitrure de gallium, réalisés sur un substrat en saphir, ont été transférés sur des feuilles métalliques ou polymères souples. Ce transfert a pour effet de doubler la sensibilité du capteur aux oxydes d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant...) (NOx), de multiplier par six son temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de réponse, et ouvre la voie à des applications environnementales, portables et à bas coût. Ces résultats sont publiés par des chercheurs de l'UMI GeorgiaTech-CNRS dans Scientific Reports.

Les capteurs de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de...) à base de nitrure de gallium ont l'avantage d'être thermiquement et chimiquement très stables. Ils détectent et mesurent la concentration des gaz polluants NOx (NOx, de N symbole de l'azote, O celui de l'oxygène et x représentant une stœchiométrie inconnue est une abréviation utilisée dans le domaine de la chimie, de la pollution et de la qualité de l'air,...) jusqu'au niveau du ppb (parties par milliard). Une équipe de GeorgiaTech-CNRS, une unité mixte internationale (UMI) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et de GeorgiaTech, a trouvé une solution pour transférer ce type de capteurs sur des supports souples.



Le procédé mis au point (Graphie) par les chercheurs commence par la croissance d'une couche de nitrure de bore (Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5.), par épitaxie en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) vapeur () aux organométalliques (MOVPE), sur un substrat de saphir (Le saphir est une variété gemme de corindon pouvant présenter de multiples couleurs, sauf la couleur rouge qui désigne alors uniquement le rubis. Le saphir est une pierre précieuse) de 2 pouces. C'est sur cette couche de quelques nanomètres d'épaisseur qu'est réalisée ensuite, par épitaxie MOCVD, la structure AlGaN/GaN du capteur (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille…. On fait...) de gaz. Comme l'hétéro-structure n'est que faiblement liée à la couche de nitrure de bore (par des forces de van der Waals), elle est alors facilement séparée du substrat en saphir, et transférée sur une feuille (La feuille est l'organe spécialisé dans la photosynthèse chez les végétaux supérieurs. Elle est insérée sur...) métallique ou polymère flexible. Le substrat en saphir est réutilisable, ce qui devrait réduire les coûts de fabrication pour une production en série.

Des mesures comparatives, effectuées avant et après transfert, ont montré que la sensibilité du capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité,...) au NOx, loin d'être dégradée, était doublée, tandis que son temps de réponse était multiplié par six. Des performances que les chercheurs attribuent à une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) de fonctionnement plus élevée du capteur transféré sur support souple.

Ce procédé permet d'envisager de fabriquer des capteurs de gaz très sensibles sur des supports flexibles, pour des applications environnementales portables. Les chercheurs veulent maintenant l'améliorer pour viser d'autres applications dans l'électronique de haute performance.


© UMI GeorgiaTech-CNRS
Couche flexible avec quelques composants après séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs domaines :) du substrat Saphir

Références publication:
Gas sensors boosted by two-dimensional h-BN enabled transfer on thin substrate foils: towards wearable and portable applications
T. Ayari, C. Bishop, M. B. Jordan, S. Sundaram, X. Li, S. Alam, Y. ElGmili, G. Patriarche, P. L. Voss, J. P. Salvestrini & A. Ougazzaden
Nature Scientific Reports (novembre 2017)
DOI: 10.1038/s41598-017-15065-6
http://dx.doi.org/10.1038/s41598-017-15065-6

Contact chercheur:
Abdallah Ougazzaden ? GeorgiaTech-CNRS

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Source: CNRS-INSIS