The fields of health care and environment control have an increasing demand for sensors able to detect low concentrations of specific molecules in gaseous or liquid samples. The recent introduction of microfabricated devices in these fields gave rise to sensors with attractive properties. A cutting edge technology is based on guided acoustic waves, which are perturbed by events occurring at the nanometer scale. A first part of the thesis investigates the Love mode waveguide, a versatile structure in which a thin film is guiding the acoustic wave generated in a piezoelectric substrate. A systematic analysis of its sensitivity was obtained using a transmission line model generalized to discriminate the rigid or viscous nature of the probed layers. We developed a novel integrated combination of the Love mode device with a Surface Plasmon Resonance optical sensor to quantify the thickness and the composition of soft layers. The electromagnetic interferences in the recorded signal were modeled to determine the phase velocity in the sensing area and to provide new mechanisms for an enhanced sensitivity. The experimental aspects of this work deal with the fabrication, the important issue of the packaging and the sensitivity calibration of the Love mode biosensor. A second part of the thesis investigates nanocrystalline diamond under the form of a thin film membrane suspended to a rigid silicon frame. The high mechanical and chemical resistance of nanocrystalline diamond, close to single-crystal diamond, open ways to membrane based acoustic sensors such as Flexural Plate Wave and thin Film Bulk Acoustic Resonators (FBAR). A novel dynamic characterization of the thin film is reported and the properties of composite FBAR devices including a diamond thin film membrane and a piezoelectric aluminum nitride layer are assessed using the perturbation theory. This study is applied to evaluate the high sensing potential of the first prototype of an actual diamond-based composite FBAR.
Identifer | oai:union.ndltd.org:BICfB/oai:ucl.ac.be:ETDUCL:BelnUcetd-01272006-113333 |
Date | 01 February 2006 |
Creators | Francis, Laurent A. |
Publisher | Universite catholique de Louvain |
Source Sets | Bibliothèque interuniversitaire de la Communauté française de Belgique |
Language | English |
Detected Language | English |
Type | text |
Format | application/pdf |
Source | http://edoc.bib.ucl.ac.be:81/ETD-db/collection/available/BelnUcetd-01272006-113333/ |
Rights | unrestricted, J'accepte que le texte de la thèse (ci-après l'oeuvre), sous réserve des parties couvertes par la confidentialité, soit publié dans le recueil électronique des thèses UCL. A cette fin, je donne licence à l'UCL : - le droit de fixer et de reproduire l'oeuvre sur support électronique : logiciel ETD/db - le droit de communiquer l'oeuvre au public Cette licence, gratuite et non exclusive, est valable pour toute la durée de la propriété littéraire et artistique, y compris ses éventuelles prolongations, et pour le monde entier. Je conserve tous les autres droits pour la reproduction et la communication de la thèse, ainsi que le droit de l'utiliser dans de futurs travaux. Je certifie avoir obtenu, conformément à la législation sur le droit d'auteur et aux exigences du droit à l'image, toutes les autorisations nécessaires à la reproduction dans ma thèse d'images, de textes, et/ou de toute oeuvre protégés par le droit d'auteur, et avoir obtenu les autorisations nécessaires à leur communication à des tiers. Au cas où un tiers est titulaire d'un droit de propriété intellectuelle sur tout ou partie de ma thèse, je certifie avoir obtenu son autorisation écrite pour l'exercice des droits mentionnés ci-dessus. |
Page generated in 0.0015 seconds