Dispositif d'électroconductivité à l'échelle atomique à régulation électrostatique

 

Survol

Les transistors sont des commutateurs, ou grilles, conçus pour le traitement des signaux électriques. Plus ils sont petits, plus l'appareil électronique peut être miniaturisé. Une série d'innovations a rendu possible cette miniaturisation à l'échelle ultime des molécules. La fabrication de tels composants s'est bien sûr révélée difficile. Des stratégies avancées de contrôle de grille, de meilleures connaissances en matière de structure et de contrôle et la capacité d'opérer à température ambiante sont autant de facteurs essentiels pour l'atteinte du potentiel maximum des composants électroniques moléculaires.

Cette innovation a consisté à mettre au point un transistor moléculaire capable de mesurer la conductibilité électrique à l'échelle atomique dans un espace contrôlé de manière électrostatique. Le concept permet d'envisager une technique de fabrication pouvant être mise à l'échelle manufacturière et un fonctionnement dans divers contextes opérationnels.

Transfert de technologie

Cette technologie peut être utilisée sous licence ou faire l'objet de développement supplémentaire dans le cadre d'une entente de recherche collaborative avec le Conseil national de recherches du Canada (CNRC). Prière de mentionner le numéro d'identification 2004-094 du CNRC pour faire référence à cette possibilité d'affaires.

Applications de marché

Les domaines d'application comprennent notamment les dispositifs de stockage, les fonctions logiques et les capteurs chimiques à l'échelle moléculaire.

Comment ça fonctionne

Un transistor à l'échelle atomique est créé à partir d'un élément perturbateur ayant une charge électronique localisée et d'un élément détecteur ayant une conductivité électronique modulable. Au moins un des éléments – perturbateur ou détecteur – est un atome ou une molécule. L'élément perturbateur peut être une liaison pendante de silicium rattachée à un atome de substrat dont l'état de charge peut varier avec l'addition ou le retrait d'un seul électron. La variation de la tension du substrat modifie l'état de la charge de l'atome de substrat d'une charge égale à celle de l'électron. Lorsqu'un contact électrique mis à la masse et un élément détecteur possédant une certaine conductivité électrique sont placés à proximité de la liaison pendante, celle-ci fonctionne comme une électrode de grille monoatomique. Si la liaison pendante est placée dans un réseau d'éléments détecteur, on obtient un transistor à grille multicanal à l'échelle atomique.

Bénéfices

Actuellement, la microélectronique se heurte à la difficulté que présente la fabrication de circuits intégrés de haute densité. La fabrication de transistors à partir de molécules ou d'atomes ouvre la porte à des densités supérieures. La fabrication des circuits électroniques moléculaires peut également s'effectuer grâce à un processus d'autoassemblage, qui permet d'éviter les contraintes associées aux techniques lithographiques. Un atome unique doté d'un état de charge variable pouvant servir de grille, il est possible d'envisager des structures de moindre taille, avec des tailles de grille et des courants de fuite réduits. La mise en œuvre de ces dispositifs est également compatible avec la technologie actuelle des composants à base de silicium et permet de concevoir des dispositifs hybrides à base de silicium et de molécules diverses. Ces dispositifs peuvent tirer parti des propriétés de divers types de molécules afin d'activer des fonctions générales ou spécifiques.

Brevets

Dossier du CNRC 2004-094-08 :

Dossier du CNRC 2004-094-03 :

Office européen des brevets : EP 1856741 A1 - Electrostatically regulated atomic scale electroconductivity device (en anglais seulement)

Brevet délivré au Canada et aux États-Unis.

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