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RÉSUMÉ
Les nanosciences, nanotechnologies ou encore les nanomatériaux constituent un ensemble important de réalisations. Ces termes, devenus courants depuis quelques années, restent malgré tout complexes car ils ne se réfèrent pas forcément à l'échelle nanométrique, comme leurs noms l’indique. Cet article propose une introduction complète aux nanomatériaux et nanotechnologies. Pour cela, les évolutions intervenues dans le domaine des sciences et des technologies sont abordées, telles que les objets nanométriques, la fabrication de dispositifs nanostructurés, les dispositifs électroniques, les nanomatériaux magnétiques et enfin, les nanomatériaux pour l’optique et l’optoélectronique.
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INTRODUCTION
Les termes de nanomatériaux et de nanotechnologies recouvrent tout un domaine de réalisations dont le pas est inférieur au micron. Ils sont obtenus soit par des technologies qui permettent une réduction de la taille des composants, soit par la production de nano-objets qui s'auto-organisent.
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3. Fabrication de dispositifs nanostructurés
La miniaturisation des dispositifs électroniques peut être obtenue par une évolution des techniques jusqu'ici utilisées (lithographie, gravure...) permettant d'obtenir des motifs de plus en plus petits, à partir d'un monocristal de silicium (ou d'un autre semiconducteur). La procédure, qui correspond à une modification de ces techniques avec réduction d'échelle, est dite top-down. En dessous d'une certaine taille, la procédure ne peut plus être poursuivie ; il faut alors suivre un autre chemin, dit bottom-up, où l'on construit les objets par dépôt et assemblage organisé d'atomes ou d'agrégats.
3.1 Procédés top down évoluant par réduction d'échelle
La lithographie (figure 8) correspond à la suppression après irradiation d'un motif sur une couche d'un matériau superficiel, appelé résine, le plus souvent organique. Assez généralement, le corps utilisé est le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), matériau polymère à longues chaînes.
L'irradiation conduit, par destruction de quelques liaisons, à une réduction du degré de polymérisation, ce qui a pour effet d'accroître la solubilité du matériau, qui de ce fait, peut être dissous localement par un solvant. Le pouvoir de résolution de la méthode est d'une part limité par la longueur d'onde du rayonnement irradiant, et d'autre part par la tendance du polymère, lorsque la longueur des chaînes se trouve réduite, à constituer des pelotes dont la dimension est de l'ordre de 10 nm.
Des résines inorganiques peuvent aussi être utilisées pour des irradiations par des particules d'énergie plus élevée.
La famille des procédés considérés concerne divers groupes :
-
la lithographie suivie d'une gravure qui reproduit en creux ce motif sur le support ;
-
la lithographie suivie du dépôt d'un matériau identique à celui du support, soit par pulvérisation cathodique, soit par dépôt électrolytique, puis de la dissolution de la résine, ce qui conduit à une reproduction en relief du motif (lift-off ) ;
-
la gravure directe du matériau du support ;
-
la nanoimpression et la lithographie molle.
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - COSTA (P.) - Nanomatériaux, propriétés et applications. - Techniques de l'Ingénieur [M 4 027] (2001).
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(3) - LAHMANI (M.), DUPAS (C.), HOUDY (P.) - Nanosciences. - Belin éd. (2004).
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(4) - CORRIU (P.), NOZIÈRES (P.), WEISBUCH (C.) - Nanosciences et Nanotechnologies. - Académie des Sciences et Académie des Technologies, Tec et Doc (2004).
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(6) - BAGUENARD (B.) et al - * - J. Chem. Phys., 100, 754 (1994).
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