Chapitre III. Propriétés de détection des gaz d’un réseau de nanofils ZnO
III- 4. Perspectives
En perspectives de ce travail, nous proposons certaines modifications avec l’objectif d’améliorer les mesures.
La conception d’un capteur plus sophistiqué avec des électrode
aluminium permettra d’améliorer la stabilité des mesures électriques. Un meilleur contrôle de la température de fonctionnement sera réalisé grâce à l’intégration d’électrodes de chauffage.
Une optimisation du temps de réponse pourra être
directement l’espèce à détecter sous forme gazeuse pour éviter de prendre en compte le temps de changement d’état et la formation d’un gradient de concentration qui en résulte.
Nous travaillons actuellement à la réalisation d’une ence
permettra de réaliser des mesures en environnement contrôlé (voir la photo ci
Les mesures seront réalisées sous flux d’air synthétique avec un taux d’humidité contrôlé et un système de pompage plus performant (vide secondaire)
installé.
Afin de déterminer la concentration réelle de gaz «
mesures pourront être réalisées sur une installation dont la surface des parois est faible en comparaison du volume disponible pour le gaz.
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En perspectives de ce travail, nous proposons certaines modifications avec l’objectif d’améliorer les mesures.
La conception d’un capteur plus sophistiqué avec des électrode
aluminium permettra d’améliorer la stabilité des mesures électriques. Un meilleur contrôle de la température de fonctionnement sera réalisé grâce à l’intégration
Une optimisation du temps de réponse pourra être faite en introduisant directement l’espèce à détecter sous forme gazeuse pour éviter de prendre en compte le temps de changement d’état et la formation d’un gradient de concentration qui en
Nous travaillons actuellement à la réalisation d’une enceinte de mesure qui permettra de réaliser des mesures en environnement contrôlé (voir la photo ci
Les mesures seront réalisées sous flux d’air synthétique avec un taux d’humidité contrôlé et un système de pompage plus performant (vide secondaire)
Afin de déterminer la concentration réelle de gaz « vue » par l’échantillon, des mesures pourront être réalisées sur une installation dont la surface des parois est faible en comparaison du volume disponible pour le gaz.
En perspectives de ce travail, nous proposons certaines modifications avec
La conception d’un capteur plus sophistiqué avec des électrodes de mesures en aluminium permettra d’améliorer la stabilité des mesures électriques. Un meilleur contrôle de la température de fonctionnement sera réalisé grâce à l’intégration
faite en introduisant directement l’espèce à détecter sous forme gazeuse pour éviter de prendre en compte le temps de changement d’état et la formation d’un gradient de concentration qui en
inte de mesure qui permettra de réaliser des mesures en environnement contrôlé (voir la photo ci-dessous). Les mesures seront réalisées sous flux d’air synthétique avec un taux d’humidité contrôlé et un système de pompage plus performant (vide secondaire) sera également
» par l’échantillon, des mesures pourront être réalisées sur une installation dont la surface des parois est faible
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Des mesures réalisées sur une installation telle que la plateforme de mesure expérimentale CESAM du laboratoire Inter-universitaire des Systèmes Atmosphériques LISA (Université Paris-Est Créteil) permettraient de s’affranchir des effets de parois. Des discussions sont actuellement en cours afin d’effectuer de telles expériences dans un futur proche.
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Conclusions du Chapitre III
Parmi les méthodes de mesures recensées dans l’étude bibliographique sur la caractérisation des propriétés de détection des gaz, les mesures électriques et optiques présentent plusieurs avantages. Les mesures par conductimétrie montrent des temps de réaction rapides, leur mise en place est simple et de faible coût mais elles nécessitent un travail préalable au niveau du substrat. Les mesures par spectroscopie optique sont plus sensibles aux faibles concentrations en comparaison des mesures électriques mais restent onéreuses avec une mise en place plus complexe.
Dans nos travaux, ces deux méthodes de mesures ont été réalisées sur un échantillon d’une surface d’environ 1 cm2, composé de nanofils de ZnO de 35 nm de diamètre et d’une longueur moyenne de 750 nm. Les résultats de mesures électriques montrent un contact de type Schottky entre le ZnO et les électrodes d’or, ce qui conduit à une faible stabilité des mesures. Cependant, les mesures effectuées à basse température (70°C) montrent que les nanofils sont très sensibles à la présence d’éthanol. Nous constatons une diminution de la résistance proportionnelle à la concentration d’éthanol injecté pour les concentrations relatives comprises entre 800 et 1000 ppm. Notre installation ne nous permet pas de détecter une concentration relative inférieure à 600 ppm.
Les résultats obtenus en spectroscopie UV révèlent une diminution de l’absorbance avec l’introduction du gaz sans changement de la valeur du bandgap du ZnO (~ 380 nm). Cette diminution de l’absorbance a été corrélée à une augmentation de la concentration électronique dans la bande de conduction engendrée par l’interaction avec le gaz au moyen d’un modèle reliant le taux d’absorption de photon et la densité électronique dans la bande de conduction.
Les temps de réponse relevés pour chaque méthode sont très différents, ceci est probablement lié à des installations de mesures différentes. Un temps de réponse de 250 secondes a été observé par conductimétrie sous la présence de 800 ppm d’éthanol à 70°C. Les mesures optiques ont montré un temps de stabilisation beaucoup plus lent ; dans notre cas, l’équilibre de la courbe d’absorption UV ne s’établit qu’au bout de 2h après l’injection 500 ppm d’éthanol à 40°C.
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Finalement, plusieurs perspectives sont proposées afin d’améliorer la stabilité et la précision des mesures de détection.