Application du Diamond Like Carbon à la mesure haute sensibilité de la température Rapport de Stage

Application du Diamond Like Carbon à la mesure haute sensibilité de la température
Rapport de stage à dominante expérimentale, qui s'inscrit dans la volonté de concevoir un capteur thermométrique ultra sensible dans une plage de température comprise entre l'azote (77K) et l'ambiante (300K).
№ 11422 | 5,845 mots | 11 sources | 2009
Publié le juin 07, 2009 in Chimie , Ingénierie , Physique , Sciences
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Résumé:

Ce stage présente un projet consacré à la signature thermique de phénomènes quantiques dans des nano-objets métalliques. Le matériau étudié a pour objectif de compléter les expériences en nanomagnétisme pour des températures allant de 40K à 300K. Afin de mettre en évidence expérimentalement des modifications des propriétés thermiques de ces nano-objets, on doit mesurer des variations périodiques de la chaleur spécifique en fonction de paramètres extérieurs : champ magnétique, champ électrique. Pour détecter les variations, on veut développer un capteur thermique de très haute sensibilité pouvant mesurer des variations de chaleur spécifique de l'ordre 100 ppm à 100K.

I. Contexte scientifique

II. Diamond Like Carbon
1) Introduction au DLC
2) Structure chimique
3) Méthode de dépôt
4) Dopage

III. Transition de Mott-Anderson
1) Rappels
2) Transition d'Anderson
3) Propriétés électriques
4) Conduction par saut à portée variable (variable range hopping)
5) Le pseudo gap de Coulomb

IV. Caractérisation électrique
1) Dispositif de mesure
2) Mesures de résistance en 4 fils en courant DC
3) Calcul de la résistivité
4) Calcul de la résistance par carré
5) Rapport de résistances
6) Résultats expérimentaux

V. Caractérisation matériau
1) Reactive Ion Etching
2) Attaque chimique
3) Résistance mécanique
4) Imagerie par Microscope Electronique à Balayage

VI. Annexes

Extrait du document:

Ce capteur est composé d'une membrane en polymère suspendue, qui sert de support mécanique au thermomètre et au chauffage. La partie suspendue est séparée du bain thermique de manière à créer une isotherme, c'est la zone sensible aux variations de température. Actuellement, l'équipe utilise le nitrure de niobium (NbN) déposé en couche mince de part et d'autre de la membrane comme chauffage et thermomètre. La couche de NbN servant de chauffage est faiblement dopée pour minimiser les variations de résistance avec la température. Dans ce stage, je m'intéresserai uniquement à l'aspect thermométrie.
Il existe deux types de thermomètre, ceux dont le coefficient de résistance en température est positif, il s'agit des métaux (platine) et ceux dont le coefficient de résistance en température est négatif, ce sont les semi-conducteurs (germanium) et les matériaux à transition métal-isolant (YBaCuO). L'avantage d'utiliser des thermomètres dont le TCR est négatif est que ceux-ci voient leur puissance diminuée lorsque la température augmente, on minimise alors les effets d'avalanches présents dans des thermomètres à coefficient de résistance en température positif lorsque la température augmente...

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