conception et r©alisation dun nouveau capteur de gaz passif

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  • HAL Id: tel-00546243https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00546243

    Submitted on 14 Dec 2010

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    Conception et ralisation dun nouveau capteur de gazpassif communicant transduction RF

    Hamida Hallil

    To cite this version:Hamida Hallil. Conception et ralisation dun nouveau capteur de gaz passif communicant transduc-tion RF. Micro et nanotechnologies/Microlectronique. Universit Paul Sabatier - Toulouse III, 2010.Franais.

    https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00546243https://hal.archives-ouvertes.fr

  • TTHHSSEE

    En vue de l'obtention du

    DDOOCCTTOORRAATT DDEE LLUUNNIIVVEERRSSIITT DDEE TTOOUULLOOUUSSEE

    Dlivr par l'Universit Toulouse III - Paul Sabatier

    Discipline ou spcialit : MicroNano Systmes

    JURY

    M. Patrick AUSTIN, Prsident du jury

    M. Dominique REBIERE, Rapporteur M. Serge VERDEYME, Rapporteur M. Nico DE ROOIJ, Examinateur M. Jean-Paul ABADIE, Examinateur

    Ecole doctorale : GEET

    Unit de recherche : LAAS-CNRS Directeur de Thse : Pierre TEMPLE-BOYER Co-directeur de Thse : Philippe MENINI

    Prsente et soutenue par Hamida HALLIL Le 16/11/2010

    Titre : Conception et ralisation dun nouveau capteur de gaz passif communicant

    transduction RF.

  • Toufik tous ceux qui me sont chers,

  • Remerciements Le travail prsent dans ce manuscrit de thse, t effectu au sein du groupe

    Microdispositifs et microsystmes de dtection (M2D) du Laboratoire dAnalyse et

    dArchitecture des Systmes (LAAS) du Centre de Recherche Scientifique (CNRS)

    Toulouse. Je tiens en premier lieu remercier les personnes qui ont mis en uvre tous les

    moyens ncessaires son bon droulement :

    - Monsieur Raja CHATILA, directeur de ce laboratoire (LAAS-CNRS) qui ma

    accueilli et de mavoir permis de raliser ce travail.

    - Monsieur Pierre TEMPLE-BOYER, responsable du groupe M2D pour

    mavoir intgr dans son groupe de recherche.

    Je remercie vivement mon directeur de thse Philippe MENINI, qui a encadr mes travaux

    pendant ces trois annes. Je tiens exprimer ma profonde gratitude pour son dvouement,

    ses conseils clairs, et son suivi universitaire. Malgr ses lourdes responsabilits, il a su

    rpondre toutes mes sollicitations, laide et la confiance quil a su maccorder ont largement

    contribu lavancement de mes travaux. Je le remercie aussi pour le temps quil a pass la

    relecture de mon manuscrit de thse, avec les corrections et suggestions pertinentes qui ont

    suivi

    Jexprime toute ma gratitude Herv AUBERT encadrant de la thse au sein du groupe

    MIcro et Nanosystmes pour les Communications sans fils (MINC), pour sa disponibilit, la

    manire avec laquelle il a su me guider dans mes recherches et son soutien durant ces trois

    annes de travail. Je le remercie pour ses grandes comptences techniques et ses qualits

    humaines que jai apprcies aussi bien dans les moments de russites que dans les priodes

    de doute. Lappui sans rserve quil ma apport fut dterminant dans la progression de ces

    travaux de thse.

    Je remercie bien videment Pierre TEMPLE-BOYER de mavoir encadr tout au long de ces

    trois annes de thse, pour ses conseils, son aide et pour les nombreuses prcisions formules

    pour la correction de mon manuscrit.

    Je remercie les membres du jury qui ont accept dvaluer ce travail.

    Je remercie les membres du jury qui ont accept dvaluer ce travail.

    Je remercie Monsieur Patrick AUSTIN, Professeur luniversit Paul Sabatier et au

    laboratoire LAAS-CNRS, qui ma fait lhonneur de prsider ce jury.

    Je remercie Monsieur Dominique REBIERE, Professeur luniversit de Bordeaux et au

    laboratoire IMS, et Monsieur Serge VERDEYME, Professeur luniversit de Limoges et au

    laboratoire XLIM, davoir accept la tche de rapporteur sur ce travail. Je tiens les

  • remercier pour leur lecture attentive du manuscrit ainsi que pour leurs remarques pertinentes

    et discussions constructives.

    Je remercie Monsieur Nico DE ROOIJ, Professeur lcole Polytechnique Fdrale de

    Lausanne et au laboratoire STI IMT-NE SAMLAB (Suisse) pour sa contribution et lintrt

    quil a port mes travaux.

    Je remercie Monsieur Jean-Paul ABADIE, Ingnieur ELTA-AREVA pour sa participation

    et lintrt quil a manifest pour ce travail.

    Ces travaux de thse ayant eu parfois un caractre multidisciplinaire, Je tiens maintenant

    dire un grand merci toutes les personnes qui mont apport leur aide durant ces trois

    annes :

    - Merci toutes les personnes de la salle blanche, en particulier Vronique CONEDERA

    et Djaffar BELHARET, pour leurs conseils et leurs soutien moral et pour les

    nombreuses prcisions formules pour la rdaction de mon manuscrit.

    - Un grand merci aux quipes du CIRIMAT pour leur collaboration dans ce travail dont

    les contacts et les discussions ont t prcieux et formateurs: Alicia WEIBEL, Lionel

    PRESMANES et Guillaume DROVAL pour leur aide et leur expertise sur llaboration

    du matriau (TiO2) sensible aux gaz.

    - Jadresse galement mes remerciements tous les services techniques, logistiques et

    administratifs du laboratoire qui ont uvr au bon droulement de cette thse, et tout

    particulirement Alexandre, Antony, Xavier, Christian, Arlette, Christina, Laurent,

    Marie, Brigitte,...

    Je ne terminerai pas ces remerciements sans saluer tous mes collgues et amis que jai

    ctoys pendant ces trois annes avec qui je garde de trs bons souvenirs :

    Commenons par Franck (Coluche : je texplique), Tonio (italien hors norme), Mehdi

    (fondateur: RF Sensor Team), Sofiene (Bon courage), Koukos (mon grec prfr), Thierry

    (trop sympa), Mathieu (Pu..), Marine, Christophe, Franois, Jrme, Jonathan, Shym

    Ensuite, poursuivons avec la bande de compatriotes, Hamada (Titeuf), Samir (la flemme),

    Ahmed (le gaulois), Mourad, Hakim et Djafar (Araw tamourth), Hakim (le zen), Samy

    (moujtahid), Assia, Mina et Nadia (cha n goulek)

    Je mexcuse auprs de ceux que joublie et les remercie pour leur rle quils ont pu jouer ces

    trois annes de thse.

    Enfin, je remercie chaleureusement ma famille. Athawendinigh Thanmirth tsamoukrent: i

    Toufik abichoune, i yamma ath vava, i Basset, i Malek, i Hassina, i Nadira, i Samy, i

    zouina, i lim, i fodil, i douda,...akni ma thalem , thanmirthenwen.

  • Table des matires

    Introduction gnrale

    I.1 Rfrences .................................................................................................................. 5

    1. Problmatique & Solution propose

    1.1 Problmatique............................................................................................................. 7 1.2 Solution propose..................................................................................................... 11

    1.2.1 Matriaux sensibles aux gaz compatibles microondes......................................... 12 1.2.1.1 Mcanismes de polarisation [45-46] ............................................................ 14 1.2.1.2 Permittivits d'un dilectrique [45-46]......................................................... 15 1.2.1.3 Relaxation dilectrique [45-46].................................................................... 17

    1.2.2 Circuits hyperfrquences RF................................................................................ 21 1.2.2.1 Filtres bande passante troite..................................................................... 21 1.2.2.2 Technologies mises en uvre pour la ralisation de fonctions de filtrage... 22

    1.3 Synthse ................................................................................................................... 26 1.4 Rfrences ................................................................................................................ 28

    2. Conception dun filtre base dun rsonateur dilectrique modes de galerie : Application la dtection de gaz

    2.1 Conception du capteur de gaz passif sans fil............................................................ 33 2.1.1 Filtre base dun rsonateur dilectrique modes de galerie (WGM)............... 34

    2.1.1.1 Prsentation des modes de galerie................................................................ 34 2.1.1.2 Avantage des modes de galerie pour la dtection de gaz............................. 36

    2.1.2 Capteur base de modes de galerie rsonant en bande millimtrique................. 37 2.1.3 Dtermination des paramtres gomtriques et physiques des lignes coplanaires micro-usines ................................................................................................................... 40 2.1.4 Dtermination des paramtres gomtriques du dispositif .................................. 44

    2.2 Rsultat