Matériaux innovants & nano-objets
A l’origine, cette équipe a été créée au laboratoire pour l’étude de matériaux diélectriques à forte permittivité qui remplaceront le dioxyde de silicium dans les transistors CMOS. Ces dernières années, nous avons développé et élargi nos thématiques vers des activités plus amonts. Nos axes de recherche vont aujourd’hui de l’élaboration de matériaux à l’échelle nanométrique, soit en couches minces soit sous forme de nanostructures, jusqu’à leur intégration dans des dispositifs d’études que nous réalisons. Une partie importante est également dédiée à l’étude des propriétés intrinsèques de ces matériaux. Notre objectif est de réaliser, étudier, intégrer des matériaux nanométriques pour réaliser des dispositifs exploitants les propriétés nouvelles (mécaniques, électroniques, optiques) de ces nano-matériaux. Ce projet répond à une demande de développement de nouvelles fonctionnalités à partir de matériaux innovants.
En effet, depuis les années 1960, l’industrie de la microélectronique connaît une croissance rapide basée essentiellement sur le transistor MOS (Métal-Oxide-Semiconducteur) et son évolution technologique. Parallèlement à cette miniaturisation du transistor CMOS (Complementary Métal-Oxide-Semiconducteur) qui atteindra ses limites dans 15 à 20 ans , il faut d’ores et déjà travailler sur des solutions permettant de repousser les limites physiques et technologiques rencontrées par la microélectronique silicium. L’approche que nous développons est d’utiliser les propriétés particulières de nano-objets pour réaliser des fonctions interrupteurs et mémoires mais aussi pour créer de nouvelles fonctionnalités. Cette thématique couvre donc les aspects élaboration et intégration de nano-objets, réalisation de dispositifs d’étude et caractérisation.
De par leur dimension, les nano-objets ou films minces possèdent des propriétés physiques originales (blocage de Coulomb, quantification, ...). Nous centrons nos études sur l’élaboration de structures 0D (boites quantiques, nano-plots) et 1D (nanofils) à base de métaux et/ou de semiconducteurs et de couches minces d’oxydes métalliques. Leur synthèse est obtenue par voies physique ou chimique. Ces nano-objets pourront être utilisés pour former de nouveaux éléments actifs à part entière et/ou des connexions pour les futurs composants électroniques. Suite à leur élaboration, la caractérisation des propriétés physiques intrinsèques des objets innovants réalisés est menée à l’échelon individuel par le développement de techniques de sonde locale spécifiques. Ainsi, L’AFM (tous modes) joue un rôle fondamental de ce point de vue aussi bien au niveau de la caractérisation électrique ou mécanique. Les méthodes plus classiques I(V), C(V),... bien maîtrisées concerneront les composants élémentaires à base de nano-objets Suite à la compréhension des propriétés physiques intrinsèques des nanostructures uniques, leur exploitation passe par le développement de nouvelles filières nanotechnologiques. Ces filières doivent lever les verrous de la localisation et de l’adressage des nanostructures de manière massivement parallèle combinées à des techniques de caractérisation physique macroscopiques.
Pour réaliser ces objectifs, nos axes de recherche consistent à :
Elaborer et étudier et auto-organiser de nouveaux matériaux en couches minces ou sous forme de nano-objets 0D et 1D.
Développer des méthodes de caractérisation des propriétés physiques intrinsèques des objets à l’échelon individuel (électriques, mécaniques, optiques ...) en s’appuyant sur les techniques de sonde locale.
Développer des technologies d’intégration de dispositifs à nanostructures uniques combinant l’adressage et la localisation de nanostructures à un échelon global.
