Soutenance de thèse de KARKER Olfa

                                                           Mardi 28 Mars 2023 à 14h

Résumé :
Les transistors à effet de champ à base de silicium (Si FETs) ont fait l'objet d'un développement intense au cours des dernières années et se sont révélés très prometteurs pour les ‘label-free’ biocapteurs, hautement sensibles, sélectifs et basés sur des mesures électriques en temps réel. Cependant, le manque d'inertie chimique et la biocompatibilité du matériau silicium (Si) sont les deux principaux problèmes pratiques qui ont limité le développement de dispositifs de biocapteurs à base de transistors à effet de champ (FET) destinés à des applications de biocapteurs à long terme in vitro et in vivo. À cet égard, le carbure de silicium (SiC) est un matériau alternatif de choix. Le SiC pourrait facilement concurrencer le Si dans le développement de dispositifs biocapteurs à base de FET en raison de ses propriétés électriques et chimiques supérieures combinées à sa biocompatibilité et à sa compatibilité avec les techniques de micro-usinage du Si. Dans cette thèse, deux types de transistors à effet de champ basés sur le SiC ont été développés : un FET à nanoruban Si/a-SiC cœur/coquille (Si/a-SiC NRFET) construit à partir d'un substrat de Silicium sur Isolant (SOI) et un FET à jonction et grille ouverte tout en SiC (All-SiC OGJFET). Les deux types ont été conçus et fabriqués par une approche conventionnelle de microfabrication ‘top-down’. La fabrication des deux types a été optimisée afin de mettre en œuvre un processus standard permettant la production de masse des dispositifs développés. Les performances électriques des nouveaux dispositifs fabriqués ont été vérifiées dans des conditions sèches et liquides en vue de la mesure du pH comme preuve de concept pour les applications de biocapteurs. Alors que le NRFET Si/a-SiC n'a pas fourni une sensibilité claire au pH, le all-SiC OGJFET a atteint des sensibilités allant jusqu'à 495 mV/pH, bien plus élevées que la limite de Nernst (59 mV/pH). Cette sensibilité élevée est justifiée par le couplage capacitif entre les grilles supérieure et arrière, comme pour les transistors à effet de champ SOI. Le all-SiC OGJFET proposé ici devrait également être utile pour diverses applications de biocapteurs à long terme puisqu'il satisfait aux performances typiquement requises telles que la sensibilité et la stabilité.

Membres du jury 

• Prof. Daniel ALQUIER, Université de Tours (France) : Rapporteur
• Prof. Camelia BALA, Université de Bucarest (Romanie) : Rapporteure
• Prof. Christian BRYLINSKI, Université Claude Bernard Lyon (France) : Examinateur
• Dr. Marianne WEIDENHAUPT, Grenoble INP – UGA (France) : Examinatrice
• Prof. Edwige BANO, Laboratoire de microélectronique électromagnétisme, hyperfréquence, photonique et de caractérisation, CNRS, Grenoble (France) :  Directrice de thèse
• Dr. Valérie STAMBOULI, Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique, CNRS, Grenoble (France) : Co-directrice de thèse 
• Prof. Stephen SADDOW, University of South Florida (États-Unis) : Invité
• Dr. Konstantinos ZEKENTES, MRG-IESL/FORTH (Grèce) : Invité