Séminaire de Laurent Francis

>Retrouvez la présentation diffusée lors du séminaire en bas de page. 

Laurent Francis : 

Laurent A. Francis est professeur au département d'ingénierie électrique de l'Université catholique de Louvain (UCLouvain) en Belgique, où il enseigne depuis 2007. Il a obtenu son master en ingénierie en 2001 et son doctorat en 2006, tous deux à l'UCLouvain. Ses recherches doctorales, menées à l'imec à Louvain (lien en anglais), en Belgique, ont porté sur les biocapteurs acoustiques et optiques et les RF-MEMS piézoélectriques. En 2011, il a été professeur invité à l'Institut interdisciplinaire pour l'innovation technologique (3IT) de l'Université de Sherbrooke au Canada. Ses recherches actuelles portent principalement sur les microcapteurs intégrés pour des applications biomédicales et environnementales dans le contexte de l'Internet des objets et des environnements difficiles, avec un accent particulier sur le silicium poreux et le dépôt de couches atomiques (ALD). Ses recherches sur les capteurs de gaz ont conduit à la création en 2019 de la société dérivée VOCSens (lien en anglais) située à Louvain-la-Neuve, en Belgique, par son ancien doctorant, le Dr Thomas Walewyns. Laurent A. Francis a contribué à plus de 150 articles de recherche dans des revues internationales, coédité deux livres et détient six brevets. Il est également membre du conseil d'administration du Comité national belge pour le génie biomédical et membre régulier de l'IEEE.

Résumé du séminaire : 

Les membranes à couche mince sont des composants polyvalents intégrés dans des microsystèmes, servant soit d'éléments de détection, soit d'éléments d'actionnement. Les membranes à base de silicium poreux (PSi) et de silicium sur isolant (SOI) ont démontré un potentiel significatif dans diverses applications grâce à leurs propriétés structurelles et fonctionnelles uniques, telles que la flexibilité, l'isolation thermique, les propriétés optiques et le filtrage chimique. Dans cette présentation, nous aborderons les progrès réalisés dans la fabrication et les applications de ces membranes spécifiques, en nous concentrant sur deux cas illustrant leurs contraintes et leurs avantages : l'un lié à la biodétection et l'autre à la récupération thermique à faible puissance des composants électroniques irradiés. [1,2]

Les membranes à base de PSi, créées par gravure électrochimique du silicium afin de former une couche poreuse, ont été utilisées dans une grande variété d'applications, notamment l'administration de médicaments, la microélectronique et, en particulier, la biodétection optique. Nous avons démontré que la passivation des membranes PSi avec des oxydes métalliques améliore leur stabilité dans les solutions salines et augmente leur rapport signal/bruit optique. Le dépôt par couche atomique (ALD) d'oxyde d'aluminium (Al₂O₃), d'oxyde d'hafnium (HfO₂) et d'oxyde de titane (TiO₂) a été testé et comparé. Ces avancées ont permis la détection optique sensible et sélective de lysats bactériens, notamment Bacillus cereus, et le développement d'interactions entre les analytes en flux continu, qui améliorent l'efficacité de la détection sans nécessiter de fonctionnalisation spécifique de la surface.

Sous irradiation, telle que les rayons gamma, les MOSFET subissent des variations de tension de seuil dues à des défauts liés à la dose ionisante totale (TID) induits par ce rayonnement. Nous avons démontré la récupération in situ des MOSFET à membrane partiellement appauvrie (PD-SOI). Cette récupération est obtenue grâce à des techniques de recuit thermique qui neutralisent les défauts d'oxyde induits par le rayonnement, rétablissant ainsi les caractéristiques électriques des transistors. Bien que la fabrication de la membrane induise sa propre catégorie de défauts, notre approche permet une récupération avec une faible consommation d'énergie et des temps de réponse rapides. 

Références : 

[1] Vercauteren, R. et al. (2021) Sensors and Actuators A: Physical, 318, 112486
[2] Amor, S. et al. (2022) Solid-State Electronics, 194, 108300