Institut de Recherche sur les Composants logiciels et matériels pour l’Information et la Communication Avancée - USR 3380 du CNRS


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Thèse de Pastre Aymeric

Soutenue le 12-07-2017 13:00 , Amphithéâtre IRCICA

Élaboration d’électrodes à base de films d’or nanoporeux et conception de micro-supercondensateurs intégrés

Le travail de thèse a pour objectif la conception de micro-supercondensateurs tout-solide à base d’or nanoporeux, intégrés sur substrat de silicium. Dans un premier temps nous avons développé un procédé de formation de films d’or par réduction chimique auto- catalytique. Afin d’augmenter l’adhérence du film d’or sur le substrat de silicium, une couche d’accroche originale a été élaborée par procédé sol-gel. Il s’agit d’un film mince d’oxyde de zirconium (ZrO2) dopé par des nanoparticules d’or. La porosité de ces films d’or a été contrôlée par une méthode de templating à partir de microsphères de polystyrène (Ø ≈ 20 nm). Les films d’or nanoporeux peuvent atteindre 1,2 μm d’épaisseur en l’absence de délamination. La porosité est totalement interconnectée et la taille des pores (20 nm) a été choisie afin d’être compatible avec l’électrolyte utilisé. Le procédé fait uniquement intervenir des méthodes chimiques en solution et est totalement compatible avec les procédés classiques de micro-fabrication. Les films d’or nanoporeux constituant le matériau d’électrodes du micro-supercondensateur, ont été structurés par photolithographie sous la forme de peignes interdigités. L’imprégnation d’un électrolyte polymère gélifié (PVA / KOH) a permis de finaliser la fabrication du micro-supercondensateur tout-solide. Les caractérisations électrochimiques montrent que le micro-dispositif atteint une capacité surfacique de 240 μF/cm2 à 20 mV/s, et peut endurer plus de 8000 cycles en ne perdant que 5% de sa capacité initiale. Ces performances sont comparables à celles des micro- supercondensateurs intégrés tout-solide reportées dans la littérature.

Jury de these:

DirectriceIRCICA – Université de Lille 1
RapporteursICMCB – Université de Bordeaux
IMN – Université de Nantes
ExaminateursLMI – Université de Lyon 1
LAAS-CNRS – Toulouse
IEMN-CNRS
InvitéePHLAM – Université Lille 1
Encadrant(s)PHLAM – Université Lille 1
IEMN – Université Lille 1


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