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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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4. Dispositifs électroniques
La réduction constante de la taille des dispositifs électroniques, qui conditionne à la fois le nombre des éléments constitutifs et la rapidité des circuits, rencontre dans l'approche top-down un certain nombre de difficultés techniques que l'on continue à surmonter, mais au-delà d'une borne inférieure, il faudra lui substituer une approche bottom-up partant de l'échelle moléculaire, fondée sur des principes de physique quantique différents. Nous tenterons de décrire successivement ces deux approches et l'illustrerons par deux types de transistors à effet de champ : les MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors ) et les SET (Single Electron Transistors ), puis évoquerons succintement les problèmes relatifs aux interconnexions.
4.1 Approche top-down : améliorations et limites
MOSFET : Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
Le MOSFET est un transistor pour lequel le passage des électrons de la source vers le collecteur (drain) est contrôlé par effet de champ, au travers d'une capacité constituée d'un oxyde métallique par la tension à laquelle est soumise la grille.
Ce dispositif est décrit sur la figure 14. Le MOSFET représenté comporte un cristal de silicium, entre des électrodes (caissons) de source et de drain (potentiel VS et VD ), avec en violet, l'électrode de grille (potentiel VG).
Les dopages (en accepteurs, en général du bore, pour le substrat, en donneurs pour la source et le collecteur – drain –) en font un transistor à l'état off (sans courant passant) lorsque la tension de grille VGS (= VG – VS) est nulle, du fait de la constitution d'une zone de charge d'espace (ZCE) dépourvue d'électrons. Si au contraire, on applique une tension de grille positive, supérieure à une valeur seuil VT , il se forme un canal de conduction au contact du diélectrique de la grille (un oxyde métallique, en général SiO2)....
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BIBLIOGRAPHIE
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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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