SOUTENANCE DE THESE Amira BENAYACHE
ANNONCE DE SOUTENANCE DE THESE
Mlle. Amira BENAYACHE
(ED n° 353 : Sciences Pour l’ingénieur)
Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés :
Miniaturisation d’un capteur d’oxygène électrochimique pour application industrielle
Le vendredi 28 novembre 2025 à 10h
Salle B41-1 située au niveau 4 - filière instrumentation (cf, plan plus bas) – Faculté des Sciences de St. Jérôme
Président : Philipe Menini – LAAS, Université de Toulouse
Rapporteuse : Mathilde Rieu – LGF, École des mines de Saint-Etienne
Rapporteur : Jean-Baptiste SANCHEZ – Femto ST, Université Marie et Louis Pasteur
Examinateur : Marc BENDAHAN – IM2NP, Aix-Marseille Université
Directeur de thèse : Khalifa AGUIR – IM2NP, Aix-Marseille Université
Co-encadrante de thèse : Virginie MARTINI – IM2NP, Aix-Marseille Université
Encadrante : Caroline MARLOT – SETNAG
Today, automated processes rely on the feedback gathered by integrated analyzers and sensors to regulate and optimize the process performance, while minimizing environmental pollution. In combustion applications, for instance, precise oxygen monitoring is required. These devices are often cumbersome and consume a lot of electrical energy, particularly through heating, to operate under the best conditions to provide reliable and stable measurement over time.The work of this thesis focuses on the development of a miniaturized oxygen gas sensor, based on the existing MicroPoas probes, which operate under an electrochemical principle at high temperature (> 600 °C).
In order to achieve a miniaturized device that operates at lower temperatures, microelectronic techniques including photolithography and RF sputtering are used to deposit the sequence of layers composing the sensor. To achieve this, microfabrication techniques such as photolithography and radio frequency (RF) magnetron sputtering analyses are performed on the sensitive layer to characterize its structure and chemical composition. Physicochemical analyses are conducted to investigate the structure and composition of the sensitive layer. The fabricated device is then tested under a controlled oxygen atmosphere, and its electrical response is evaluated in different polarization configurations.
The microsensor is finally tested in an oxygen-controlled atmosphere and its response is evaluated through electrical characterization under different polarization configurations at 600 °C.
Key Words: micro sensor, oxygen, electrochemical, potentiometric, yttria stabilized Zirconia (8YSZ), MicroPoas.
De nos jours, les procédés automatisés s'appuient sur le retour d'informations récolté par les analyseurs et capteurs environnant le système, afin de réguler et optimiser le rendement du procédé, et limiter les émissions polluantes dans l'atmosphère ambiante. Ces dispositifs sont souvent encombrants et consomment beaucoup d'énergie électrique, notamment par chauffage, afin de fonctionner dans les meilleures conditions pour fournir une mesure fiable et stable dans le temps. Les travaux présentés dans cette thèse consistent à développer un microcapteur pour la mesure du dioxygène gazeux, en se basant sur la sonde existante nommée « MicroPoas » à principe électrochimique et fonctionnant à haute température (> 600 °C).
L’objectif est d’aboutir à un dispositif miniaturisé et fonctionnant à moindre température. Pour ce faire, Les techniques de la microélectronique incluant la photolithographie et le dépôt par pulvérisation cathodique RF sont utilisées pour élaborer la succession des couches composant le microcapteur, incluant le chauffage, le capteur de température, la référence et la couche sensible. Des analyses physico-chimiques sont réalisées sur la couche sensible pour caractériser sa morphologie, structure et composition chimique. Le microcapteur est ensuite testé sous atmosphère contrôlée en oxygène à 600 °C et fait part d'une caractérisation électrique afin d’évaluer sa réponse sous différentes configurations de polarisation.
Mots clés: microcapteur, dioxygène, principe électrochimique potentiométrique, zircone yttriée (8YSZ), sonde MicroPoas.
À l'issue de la délibération du jury, j'ai le plaisir de vous convier au pot de thèse, qui se tiendra dans la salle de vie du bâtiment Henri Point Carré, pour partager un moment convivial.
