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Technique de synthรจse des nanofils de silicium
La synthรจse des nanofils de silicium peut รชtre effectuรฉe selon deux approches possibles : ascendante (bottom-up) ou descendante (top-down).
Synthรจses par la mรฉthode ยซ Bottom-up ยป
Lโapproche ascendante ou la mรฉthode ยซ bottom-up ยป, repose sur lโassemblage de blocs รฉlรฉmentaires (atomes ou molรฉcules) pour constituer les nanofils. Plusieurs mรฉthodes de synthรจses utilisant cette approche existent, les plus connues sont : la mรฉthode VLS (Vapeur Liquide Solide) et la mรฉthode SLS (Solide Liquide Solide) dont la croissance des nanofils se fait ร lโaide dโun catalyseur mรฉtallique (Or, cuivre, aluminiumโฆ).
Il existe des mรฉthodes de croissance en solution et dโautres en phase vapeur [90]. Les mรฉthodes en phase vapeur ont รฉtรฉ largement utilisรฉes pour lโรฉlaboration des nanofils. Elles incluent les mรฉthodes physiques telles que lโablation laser [91] et lโรฉvaporation thermique [92] et les mรฉthodes chimiques telles que le dรฉpรดt chimique en phase vapeur CVD (Chemical Vapor Deposition). Les mรฉthodes dites en solution incluent le dรฉpรดt รฉlectrochimique combinรฉ ร des Template (ou matrices)[93].
Lโavantage de ces mรฉthodes est la production ร grande รฉchelle et ร bas coรปt. Les mรฉthodes en phase vapeur permettent un meilleur contrรดle de la morphologie des nanofils par rapport ร celles en solution [94]. Aujourdโhui, ce sont ces mรฉthodes qui dominent la croissance des nanofils et sont utilisรฉes pour produire des composants semiconducteurs intรฉgrables dans des composants รฉlectroniques. Mรชme avec leurs cotรฉ avantageux, elles restent relativement coรปteuses. Elles permettent de faire croรฎtre des nanofils de diffรฉrents types de matรฉriaux et offrent un contrรดle de la croissance, fournissant la possibilitรฉ de rรฉaliser des structures complexes avec les nanofils. Autant les mรฉthodes de fabrication de nanofils sont multiples, autant les types de matรฉriaux produisant des nanofils le sont aussi. Citons les nanofils de mรฉtaux, les nanofils de carbures, les nanofils dโoxydes et les nanofils de semi-conducteurs.
Mรฉthode vapeur- liquide-solide (VLS)
La mรฉthode VLS est un mรฉcanisme de croissance interprรฉtรฉ pour la premiรจre fois par Ellis et Wagner[85], et revu par la suite par Wanger, et Givargizov[85], [86].
Une fois la surface recouverte de mรฉtal- catalyseur, le point essentiel dans le mรฉcanisme de croissance VLS est le fait que la goutte forme un alliage liquide ร la tempรฉrature de croissance, gรฉnรฉralement supรฉrieure ร celle de lโeutectique. Dans le cas de lโalliage Au/Si,tandis que la tempรฉrature de fusion de lโor est de 1063ยฐC (figure 1), la tempรฉrature dโeutectique delโalliage รฉgale ร 363ยฐC (avec une composition atomique en Si est de 18,6%) (Figure.22).
La croissance des nanofils passe par 3 รฉtapes :
(i) Lโincorporation sรฉlective des espรจces ร faire croitre depuis la phase vapeur dans la goutte mรฉtallique
(ii) La diffusion de ces espรจces ร travers et sur la surface de la goutte
(iii) La cristallisation ร lโinterface entre la goutte et le substrat
La croissance des nanofils de silicium se fait le plus souvent par procรฉdรฉ CVD. Dans ce cas, le gaz prรฉcurseur (le plus souvent du silane) est injectรฉ, et sous lโeffet de la tempรฉrature, il va se dรฉcomposer dโaprรจs lโรฉquation de rรฉaction simplifiรฉe suivante : 2 โ +2 2 (1)
La croissance des nanofils de silicium se rรฉalise ร lโaide dโor comme catalyseur (le plus utilisรฉ), prรฉsentรฉ sur la figure 23. Les atomes de silicium avec les gouttes dโor vont sโassocier pour crรฉer un alliage Si-mรฉtal jusquโร saturation en silicium des gouttes. Lโinjection continue du gaz silane permet la saturation en silicium de la goutte, les atomes de silicium vont sโaccumuler ร la base des nano-gouttes, puis sโauto-assembler pour former du silicium cristallin. Il se produit alors une croissance qui apparaรฎt sous forme de nanofils dont le diamรจtre dรฉpend de celui des nano gouttelettes de mรฉtal. Une croissance รฉpitaxiale des nanofils est possible ร partir dโun substrat de silicium monocristallin (sous certaines conditions de pression, de tempรฉrature de prรฉparation de lโรฉtat de surface du substrat).
Figure 23: Figure 24 : Schรฉma reprรฉsentatif du mรฉcanisme VLS (a) Formation ou dรฉpรดt des gouttes catalytiques (or) sur le substrat, (b) chauffage du substrat et envoi du gaz prรฉcurseur (silane) (c) sursaturation de goutte, et cristallisation ร lโinterface goutte-s
La mise en ลuvre de la croissance de nanofils par la mรฉthode VLS est peu complexe. Il sโagit nรฉanmoins dโun procรฉdรฉ assez peu reproductible. En effet la croissance des nanofils sโeffectue le plus souvent alรฉatoirement et elle prรฉsente une dispersion dans le diamรจtre des nanofils. De plus, cette technique nโest pas compatible avec la technologie planaire CMOS classique, et une รฉtape de report des nanofils est peut รชtre nรฉcessaire pour une intรฉgration dans des dispositifs รฉlectroniques. Toutefois, la mรฉthode VLS laisse entrevoir de rรฉelles perspectives pour le dรฉveloppement dโune รฉlectronique 3D (pour la rรฉalisation de transistors verticaux) [87].
De plus, la variation de la composition ร lโintรฉrieur du nanofils en contrรดlant la composition de la phase vapeur est possible avec cette technique, permettant un dopage des nanofils en silicium lors de la croissance.
La figure 24 montre un clichรฉ MEB de nanofils de silicium obtenus ร 460ยฐC par la mรฉthode VLS utilisant lโor comme catalyseur et le silane comme gaz prรฉcurseur.
Figure 24: image MEB indiquant la surface des capteurs aprรจs la croissance des nanofils de silicium par la mรฉthode VLS. Source IETR.
Mรฉthode solide liquide solide (SLS)
La technique de croissance SLS a รฉtรฉ rรฉalisรฉe pour la premiรจre fois par le Laboratoire de Physique des Interfaces et des Couches Minces (LPCIM) de lโรฉcole Polytechnique. Elle permet la synthรจse des nanofils ร basse tempรฉrature (200-350ยฐC) en utilisant lโindium comme catalyseur (tempรฉrature dโeutectique Si/In T=180ยฐC). Les nanoparticules dโindium, sont obtenues par lโapplication dโun plasma PECVD (Plasma Enhanced-CVD) dโoxygรจne sur une couche dโITO (Indium Tin Oxide) initialement dรฉposรฉe sur le substrat. Un dรฉpรดt de silicium amorphe est ensuite rรฉalisรฉ par voie PECVD sur le substrat. La synthรจse dโun nanofil de silicium sโeffectue par absorption du silicium amorphe par la nano-gouttelette dโindium qui se dรฉplace sous lโeffet dโun recuit pour former le nanofil (figure 25) [88]. La rรฉvรฉlation de ces nanofils est obtenue par gravure plasma de la matrice de silicium amorphe nโayant pas participรฉ ร la formation des nanofils. Deux types de nanofils diffรฉrents selon la vitesse de dรฉplacement des nano-gouttelettes dโindium sont obtenus [89]:
– Le type GG (Grounded-Growth) suivant lequel les nanofils restent en contact avec le substrat,
– Le type SG (Suspended-Growth) oรน les nanofils sont suspendus.
Au-delร de lโavantage dโรชtre rรฉalisรฉ ร basse tempรฉrature, ce procรฉdรฉ permet de contrรดler la forme gรฉomรฉtrique des nanofils. En effet, le rapport entre lโรฉpaisseur de la couche de silicium amorphe et la taille des nano-gouttelettes dโindium influence la direction de croissance ainsi que la forme des nanofils. Ainsi, si ce rapport est infรฉrieur ร 1, lโallure des nanofils sera plutรดt rectiligne[89].
Figure 25: Synthรจse des nanofils par la mรฉthode SLS : nanofil de type GG (Grounded Growth) (a), nanofil de type SG (b), images MEB de nanofils type GG (Suspended-Growth) [89].
Enfin, ร la diffรฉrence du procรฉdรฉ VLS, la mรฉthode SLS permet une croissance bidimensionnelle (cโest-ร -dire ร la surface du substrat) et directionnelle des nanofils de silicium monocristallin ร partir de motifs en silicium amorphe prรฉdรฉfinis, laissant entrevoir la possibilitรฉ de rรฉalisation de transistors de faรงon reproductible en technologie planaire classique (figure 26).
Figure 26: (a) transistor ร effet de champ ร base de nanofils de silicium obtenu par croissance SLS guidรฉe dans une gouttiรจre de silicium amorphe image MEB (b). (c) Image TEM dโun nanofil monocristallin[89].
Matrices poreuses
Cette mรฉthode de synthรจse des nanofils ร lโaide dโune matrice se rรฉalise en remplissant de matiรจre un rรฉseau poreux constituant la matrice (le plus souvent en alumine). Dans ce cas,une matrice 3D gรฉnรฉralement en alumine composรฉe de nanopores est fabriquรฉe sur un substrat de silicium [90]. Ces nanopores sont ensuite recouverts par un matรฉriau semi-conducteur (gรฉnรฉralement silicium). Le remplissage se rรฉalise par diffรฉrentes voies : รฉlectrochimique (anodisation), injection ร haute pression, ou par รฉvaporation. Nรฉanmoins, cโest la voie รฉlectrochimique qui semble รชtre la mieux adaptรฉe. Lโรฉtape finale consiste ร enlever la matrice poreuse par dissolution, il en rรฉsulte un rรฉseau de nanofils verticaux particuliรจrement longs et continus comme indiquรฉ sur la figure 27: Figure 27: (a) matrice servant ร la synthรจse des nanofils ; (b) image MEB indiquant des nanofils rรฉalisรฉs grรขce ร une matrice nano-poreuse.[90]
Synthรจses par la mรฉthode ยซ top-down ยป
Dans le domaine de lโindustrie microรฉlectronique, la technique ยซ top-down ยป est lโapproche la plus utilisรฉe [91], pour la rรฉalisation dโobjets ร lโรฉchelle nanomรฉtrique car les รฉtapes qui y interviennent sont semblables ร celles gรฉnรฉralement utilisรฉes dans la fabrication des composants en รฉlectronique. Cette approche permet de rรฉduire les dimensions dโun matรฉriau jusquโร ce que cette rรฉduction dโรฉchelle conduise ร la rรฉalisation de motifs. Lโapproche ยซ top down ยป regroupe les diffรฉrentes รฉtapes issues de la microรฉlectronique (dรฉpรดt, lithographie, gravure, …) pour lโobtention dโobjets ร lโรฉchelle nanomรฉtrique (dont les nanofils). Lโinconvรฉnient de cette approche est principalement dรป aux problรจmes liรฉs aux limites de rรฉsolution des procรฉdรฉs de photolithographie (permettant la rรฉalisation en masse des composants microรฉlectroniques). Ces procรฉdรฉs, extrรชmement performants pour la fabrication de structures dont les dimensions se situent en deรงร dโune centaine de nanomรจtres, doivent faire face ร des problรจmes technologiques quasi insolubles pour accroรฎtre leur rรฉsolution. Nous parlons aujourdโhui de lithographie UV et RX. Lโapproche ยซ top down ยป regroupe les diffรฉrentes รฉtapes issues de la microรฉlectronique (dรฉpรดt, lithographie, gravure, …) pour lโobtention dโobjets ร lโรฉchelle nanomรฉtrique (dont les nanofils).
Lโinconvรฉnient de cette approche est principalement dรป aux problรจmes liรฉs aux limites de rรฉsolution des procรฉdรฉs de photolithographie (permettant la rรฉalisation en masse des composants microรฉlectroniques). Ces procรฉdรฉs, extrรชmement performants pour la fabrication de structures dont les dimensions se situent en deรงร dโune centaine de nanomรจtres, doivent faire face ร des problรจmes technologiques quasi insolubles pour accroรฎtre leur rรฉsolution. Nous parlons aujourdโhui de lithographie UV et RX (<10 nm) afin dโaller largement en bas du seuil des 100 nm, seuil critique pour la fabrication de nano-objets. Leurs coรปts trรจs รฉlevรฉs ne laissent pas une chance pour une mise en ลuvre rapide de ces nouvelles technologies. La lithographie par faisceau dโรฉlectrons est actuellement la seule capable de graver des nanostructures de quelquesnanomรจtres. Malheureusement, cette technique est incompatible avec une production industrielle en masse du fait du caractรจre sรฉquentiel de lโรฉcriture des motifs.
Les technologies associรฉes qui se dรฉclinent sous plusieurs variantes sont prรฉsentรฉes dans la suite:
โข La lithographie รฉlectronique
โข La mรฉthode des espaceurs
โข La nano impression.
La lithographie รฉlectronique
La lithographie รฉlectronique (ou lithographie e-beam) est un processus permettant de rรฉaliser des motifs par bombardement รฉlectronique dans un matรฉriau choisi. Cette mรฉthode permet dโatteindre des limites de rรฉsolution impossibles ร atteindre avec la photolithographie optique classique. La lithographie e-beam a trouvรฉ diverses formes d’applications dans la recherche et lโindustrie du semi-conducteur et dans ce qu’il est convenu d’appeler les nanotechnologies.
La photolithographie รฉlectronique dans la pratique est le plus souvent utilisรฉe pour la crรฉation des motifs sur une rรฉsine sensible aux รฉlectrons par modification chimique (polymรฉrisation). Les รฉtapes de cette photolithographie appliquรฉe pour la rรฉalisation de nanofils de silicium sont prรฉsentรฉes sur lโillustration 28.
Figure 28 : illustration des รฉtapes technologiques de fabrication de nanofils de silicium utilisant la lithographie par faisceau dโรฉlectrons comme procรฉdรฉ de masquage (a), image MEB de transistor MOS dont le canal est un nanofil de silicium (diamรจtre 15 nm) fabriquรฉ par procรฉdรฉ de masquage dรฉfini par lithographie รฉlectronique (b) [92].
Elaboration par la mรฉthode des espaceurs en lithographie optique
La mรฉthode des espaceurs fait appel ร une technologie compatible avec la technologie MOS conventionnelle, et ne nรฉcessite pas dโoutils lithographiques spรฉcifiques. Elle met en ลuvre des techniques de dรฉpรดt CVD en couches minces, la photolithographie UV classique et la gravure par voie plasma. Les espaceurs ainsi rรฉalisรฉs par cette mรฉthode peuvent รชtre utilisรฉs comme nanofils. La fabrication dโespaceurs est couramment utilisรฉe en technologie CMOS submicronique pour lโisolation des parties actives des composants. Avec un avantage majeur dโรชtre assez simple ร mettre en ลuvre et se dรฉroule comme le montre la figure 29. Dans un premier temps le matรฉriau est dรฉposรฉ (par exemple de lโoxyde de silicium) puis gravรฉ par voie sรจche pour la rรฉalisation dโune marche. Les conditions opรฉratoires de cette premiรจre รฉtape de gravure sont optimisรฉes afin dโassurer une bonne verticalitรฉ des flancs de la marche servant de support ร la formation des espaceurs-nanofils.
En second lieu un dรฉpรดt d’une couche de silicium amorphe (ou polycristallin) par procรฉdรฉ LPCVD (Low Pressure CVD) est rรฉalisรฉ. Cette couche est ensuite gravรฉe par voie sรจche. Le but de cette seconde gravure (anisotrope) est d’obtenir un rรฉsidu situรฉ sur les flancs de la marche, grรขce ร lโรฉpaisseur de la couche de silicium plus importante sur ces flancs. Ces rรฉsidus de taille nanomรฉtrique le long de la marche constituent les nanofils en silicium (amorphe ou polycristallin [93].
La technique des espaceurs prรฉsente un avantage important en permettant la rรฉalisation de rรฉseaux de nanofils parallรจles sur des grandes surfaces en technologies planaire. De plus, elle est compatible avec les procรฉdรฉs de fabrication des circuits dans lโindustrie microรฉlectronique[94].
La nano impression
La nano-impression est une mรฉthode basรฉe sur la crรฉation de motifs nanomรฉtriques ร partir dโun moule. Pour sa rรฉalisation, un premier dรฉpรดt de polymรจre (ou rรฉsine) sur substrat est effectuรฉ, suivi dโune impression par transfert des motifs du moule vers le polymรจre (principe du tampon encreur). Puis une gravure sรจche est rรฉalisรฉe afin dโรฉliminer les traces indรฉsirables de rรฉsine et obtenir des motifs bien dรฉfinis. Le moule utilisรฉ est constituรฉ dโun verre ou dโune rรฉsine suffisamment dure dont les motifs nanomรฉtriques ont รฉtรฉ rรฉalisรฉs gรฉnรฉralement par procรฉdรฉ e-beam. Les deux types de nano-impression les plus couramment utilisรฉes sont la nano-impression thermique et la nano-impression assistรฉe par UV.
La nano-impression thermique se rรฉalise avec le transfert des motifs du masque vers une rรฉsine spรฉciale (PMMA). Elle sโeffectue grรขce au chauffage de la rรฉsine ร 200ยฐC, puis une compression (13 x 106 Pa) du moule sur la rรฉsine (figure 30)[95]
La nano-impression assistรฉe par UV est semblable ร la nano-impression thermique ร la diffรฉrence quโelle associe une rรฉsine liquide qui durcit aprรจs exposition aux rayons UV [95]Cette mรฉthode sโadapte bien aux autres procรฉdรฉs traditionnels de la microรฉlectronique. Elle prรฉsente lโavantage dโatteindre les rรฉsolutions voisines de la lithographie e-beam tout en รฉtant moins coรปteuse.
Les images MEB de la figure 31 montrent un exemple de rรฉalisation de nanofils de silicium par nano-impression. Une bonne rรฉsolution du moule, ainsi quโun choix adรฉquat du type de rรฉsine, de la tempรฉrature et/ou de la pression favorisent une bonne dรฉfinition des motifs.
Figure 31: Image MEB de nanofils rรฉalisรฉs par la nano-impression sur substrat SOI[96]
Dispositif ร base de nanofils de silicium
Pour des diffรฉrents domaines (รฉlectronique intรฉgrรฉe, bioรฉlectronique), de nombreuses รฉtudes se sont focalisรฉes sur lโรฉtude et la rรฉalisation des composants basรฉs sur des nanofils de silicium. A ce jour, les rรฉsultats obtenus ont dรฉmontrรฉ la faisabilitรฉ dโun large choix des dispositifs ร base des nanofils, comme par exemple des rรฉsistances, transistors ร effet de champ, inverseur CMOS, cellules solaires, capteursโฆโฆ.
Cependant, les performances รฉlectriques des dispositifs sont fortement corrรฉlรฉes ร la mรฉthode de synthรจse des nanofils. Des efforts en termes dโoptimisation puis de reproductibilitรฉ font lโobjet de nombreuses รฉtudes. La suite de ce chapitre est dรฉdiรฉe ร la prรฉsentation de quelques dispositifs basรฉs sur les nanofils de silicium.
Les transistors ร base de nanofils
Pour remplacer les MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) classiques, les transistors ร effet de champ ร base de nanofils de silicium prรฉsentent une excellente alternative, dรป au fait que leur la rรฉalisation permet une rรฉduction des dimensions actuelles et donc lโaugmentation du taux dโintรฉgration. Lโintรฉgration des nanofils dans le transistor ouvre aussi la voie pour lโexploration dโautres applications comme les capteurs (bio) chimiques du fait que ces nanofils possรจdent un rapport surface sur volume important permettant une grande sensibilitรฉ aux espรจces chimiques et biologiques.
Dans cette partie les diffรฉrents types de transistors ร effet de champ rรฉalisรฉs avec des nanofils de silicium comme zone de canal seront prรฉsentรฉs.
Dans la technologie des transistors ร effet de champ classique, la partie supรฉrieure (au niveau de lโisolant de grille) de la couche active participe ร la conduction. Les SGNWFET (Surround-Gated Nanowire Field Effect Transistor) sont des nouvelles architectures de transistors en plein dรฉveloppement en utilisant tout le volume du nanofils comme canal de conduction (figure 32). Les nanofils dans ce cas sont englobรฉs de faรงon homogรจne par la grille.
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Table des matiรจres
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 PRESENTATION DE LA BACTERIE E-COLI ET ETAT DE L’ART DES METHODES DE DETECTION
I. INTRODUCTION
II. BACTERIES GRAM NEGATIF, ET GRAM POSITIF
II.1. BACTERIE GRAM NEGATIF, PAROI CELLULAIRE ET STRUCTURE DE L’ENVELOPPE CELLULAIRE
II.2. BACTERIE GRAM POSITIF, PAROI CELLULAIRE ET STRUCTURE DE L’ENVELOPPE CELLULAIR
III. LES BACTERIES UTILISEES
III.1. E. COLI ET ANTI-LPS E. COLI
III.2 STAPHYLOCOCCUS AUREUS
IV. LES BIOCAPTEURS
IV.1 HISTORIQUE
IV.2 DEFINITION DU BIOCAPTEUR
IV.3 DESCRIPTION DU BIOCAPTEUR
IV.2.1 Le biorรฉcepteur
a) Diffรฉrentes techniques dโimmobilisation des biomolรฉcules
b) Immobilisation par greffage covalent
IV.2.2 Le transducteur
V. METHODES CONVENTIONNELLES POUR LA DETECTION DES AGENTS PATHOGENES
V.1 METHODES STANDARD POUR LE DIAGNOSTIC IN VITRO
V.2 BIOCAPTEUR OPTIQUE
V.3 BIOCAPTEURS ELECTROCHIMIQUES
V.3.1 Biocapteurs ampรฉromรฉtriques
V.3.2 Biocapteurs potentiomรฉtriques
V.3.3 Dรฉtection par spectroscopie dโimpรฉdance รฉlectrochimique (EIS)
V.4 BIOCAPTEUR PIEZOELECTRIQUE
VI. NANOMATERIAUX ET NANO-OBJETS POUR LA DETECTION DES E. COLI
VI.1 BIOCAPTEURS ELECTROCHIMIQUES A BASE DE NANOPARTICULES
VI.2 BIOCAPTEURS OPTIQUES A BASE DE NANOPARTICULES
VI.3 BIOCAPTEURS MAGNETIQUES A BASE DE NANOPARTICULES
VI.4 BIOCAPTEURS GRAVIMETRIQUES A BASE DE NANOPARTICULES
VI.5 BIOCAPTEURS A BASE DE NANOTUBES DE CARBONE
VI.6 BIOCAPTEURS A BASE DE GRAPHENE
VI.7 BIOCAPTEURS A BASE DE NANOFILS DE SILICIUM
VII. RESUME DES DIFFERENTES TECHNIQUES POUR LA DETECTION DโE. COLI
VIII. CONCLUSION
CHAPITRE 2 SYNTHESE ET FABRICATION DE DISPOSITIFS A BASE DE NANOFILS DE SILICIUM
I. INTRODUCTION
II. TECHNIQUE DE SYNTHESE DES NANOFILS DE SILICIUM
II.1 SYNTHESES PAR LA METHODE ยซ BOTTOM-UP ยป
II.1.1 Mรฉthode vapeur- liquide-solide (VLS)
II.1.2 Mรฉthode solide liquide solide (SLS)
II.1.3 Matrices poreuses
II.2 SYNTHESES PAR LA METHODE ยซ TOP-DOWN ยป
II.2.1 La lithographie รฉlectronique
II.2.2 Elaboration par la mรฉthode des espaceurs en lithographie optique
II.2.3 La nano impression
III. DISPOSITIF A BASE DE NANOFILS DE SILICIUM
III.1 LES TRANSISTORS A BASE DE NANOFILS
III.1.1 Les transistors verticaux
III.2 CAPACITE A HAUTE DENSITE DโINTEGRATION
III.3 LES CELLULES SOLAIRES
III.4 ELECTRONIQUE NUMERIQUE : INVERSEUR CMOS
III.5 LES CAPTEURS CHIMIQUES ET BIOLOGIQUES A BASE DE NANOFILS DE SILICIUM
III.5.1 Les capteurs de pH
III.5.2 Capteur de gaz
III.5.3 Biocapteur ร base de nanofils de silicium
IV. CONCLUSION
CHAPITRE 3 : FABRICATION DES BIOCAPTEURS A BASE DE NANOFILS DE SILICIUM.
I. INTRODUCTION
II. METHODES EXPERIMENTALES
II.1 DEVELOPPEMENT DES NOUVEAUX MASQUES
II.2 FABRICATION DES NANOCAPTEURS EN SALLE BLANCHE
II.2.1 Prรฉparation des substrats
a) Dรฉpรดt de la couche dโoxyde de Silicium par ยซ oxydation sรจche ยป
II.2.2 Crรฉation des peignes interdigitรฉs
a) Dรฉpรดt dโor pour la croissance des nanofils
II.2.3 Croissance des nanofils de silicium par la mรฉthode ยซ Vapeur liquide solide ยป
II.2.4 Caractรฉrisation รฉlectrique des structures interdigitรฉes
III. MODELE ELECTRIQUE
III.1 AVANT DEPOT DE BACTERIES
III.2 APRES DEPOT DE BACTERIES
IV. FONCTIONNALISATION PAR APTES/GLUTARALDEHYDE
IV.1 FONCTIONNALISATION DES SURFACES DE SIO2
IV.2 CARACTERISATION DES SURFACES DE SIO2 APRES FONCTIONNALISATION PAR LโAPTES ET LE GLUTARALDEHYDE.
IV.2.1 Caractรฉrisation XPS
a) Rรฉsultats XPS
b) Rรฉsultats MEB
V. MATERIELS ET METHODES BIOLOGIQUES POUR LA DETECTION DโE. COLI
V.1 SOUCHES BACTERIENNES UTILISEES
V.2 ANTICORPS UTILISES
VI. METHODES DE DETECTIONS DES BACTERIES
VI.1 METHODE DE DETECTION PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE MEB
VI.2 METHODE DE DETECTION DES BACTERIES PAR FLUORESCENCE
VI.3 PROTOCOLES DE DETECTION PAR LA METHODE ยซ ENZYME LINKED IMMUNOSORBENT ASSAY ยป (ELISA)
VI.4 MESURES ELECTRIQUES
VII. CONCLUSION
CHAPITRE 4 RESULTATS ET ETUDES DE LA DETECTION ELECTRIQUE DES BACTERIES
I. INTRODUCTION :
II. RESULTATS ELECTRIQUES EXPLORATOIRES PREALABLES A CES TRAVAUX
III. VALIDATION DU PROTOCOLE DE FONCTIONNALISATION ET DE DETECTION PAR MEB ET PAR FLUORESCENCE.
III.1 ETUDE DE FLUORESCENCE EN FONCTION APRES LA FONCTIONNALISATION DE LA SURFACE ET EN FONCTION DE LA PRESENCE DโANTICORPS.
III.2 ETUDE DE LA FLUORESCENCE EN FONCTION DE DIFFERENTES CONCENTRATIONS BACTERIENNES.
IV. CARACTERISATIONS ELECTRIQUES
IV.1 CARACTERISATION ELECTRIQUE APRES LA CROISSANCE DES NANOFILS
IV.2 CARACTERISATION ELECTRIQUE APRES LE GREFFAGE DES ANTICORPS ANTI LPS E. COLI SUR LES NANOFILS
V. DETECTION ELECTRIQUE DE LA BACTERIE E. COLI
V.1 INFLUENCE DE LA PRESENCE DES ANTICORPS ANTI-E. COLI LPS SUR LA DETECTION ELECTRIQUE DES E. COLI
V.2 ETUDE DE LA VARIATION DE COURANT EN FONCTION DE LA CONCENTRATION BACTERIENNE DEPOSEE.
V.3 ETUDE DE LA SENSIBILITE DU BIOCAPTEUR AUX BACTERIES E-COLI.
VI. DETECTION DE LA BACTERIE STAPHYLOCOCCUS AUREUS
VI.1 DETECTION ELECTRIQUE DE S. AUREUS
VI.2 VALIDATION DU PROTOCOLE DE FONCTIONNALISATION ET DE DETECTION PAR FLUORESCENCE
VI.3 CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES EN FONCTION DE LA CONCENTRATION BACTERIENNE DE S. AUREUS
VI.4 ETUDE DE LA SPECIFICITE DE LA DETECTION EN UTILISATION DES ANTICORPS ANTI LPS E. COLI AVEC DES BACTERIES S. AUREUS
VII. DISCUSSION
VIII. CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
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