Note ABES Élaboration d’électrodes à base de films d’or nanoporeux et conception de micro-supercondensateurs intégrés Development of nanoporous gold-based electrodes and design of integrated micro-supercapacitors Or nanoporeux Réduction chimique auto-Catalytique Templating 621.315 Supercondensateurs Procédé sol-gel Matériaux poreux Nanoparticules d'or Analyse électrochimique Énergie -- Stockage 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. The thesis work aims at the design of nanoporous gold-based all-solid state micro-supercapacitors, integrated on a silicon substrate. In a first step, we have developed a process for the formation of gold films by auto-catalytic chemical reduction. In order to enhance the adhesion of the gold film to the silicon substrate, an original seed layer was produced by a sol-gel process. It consists in a thin film of zirconium oxide (ZrO2) doped with gold nanoparticles. The porosity of these gold films was controlled by a templating method using polystyrene microspheres (Ø ≈ 20 nm). Nanoporous gold films can reach a 1.2 μm thickness in the absence of delamination. The porosity is completely interconnected and the pore size (20 nm) was chosen in order to be compatible with the used electrolyte. The method only involves wet chemistry processes and is fully compatible with conventional micro-manufacturing processes. The nanoporous gold films constituting the electrode material of the micro-supercapacitor have been structured by photolithography in the form of interdigitated combs. The impregnation of a gelled polymer electrolyte (PVA / KOH) made it possible to finalize the manufacture of the all-solid state micro-supercapacitor. Electrochemical characterizations show that the micro-device reaches a surface capacitance of 240 μF/cm² at 20 mV/s, and can endure more than 8000 cycles, while losing only 5% of its initial capacitance. These performances are comparable to those of the all-solid state integrated micro-supercapacitors reported in the literature. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 19937699 text/html https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDSPI/2017/50376-2017-Pastre.pdf https://theses.fr/2017LIL10187/abes Pastre Aymeric Pastre 1984-11-06 FR 226833267 https://theses.fr/2017LIL10187 2017LIL10187 https://doi.org/10.70675/8cf473bdz9aecz4346za58fza8eec0461394 2017-07-12 Électronique, microélectronique, nanoélectronique et micro-ondes Lille 1 026404184 Doctorat Docteur es non oui Haese-Rolland Nathalie MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 070952922 Bernard Rémy MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 09519049X Boé Alexandre MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_3 116017791 École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 147297028 Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 138736421 ddc:620 Rolland-Haese Nathalie Bernard Rémy Boé Alexandre École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN) PDF 19937699