La préoccupation constante de l'industrie électronique est de réduire toujours plus la taille de ses composants. Mais, après une cinquantaine d'années de course effrén...
La préoccupation constante de
l'industrie électronique est de réduire toujours plus la
taille de ses composants. Mais, après une
cinquantaine d'années de course effrénée à
la miniaturisation, les techniques de fabrication classiques semblent
sur le point d'atteindre leurs limites.
Alors, pour faire face à
une demande, toujours d'actualité, de composants de plus en plus
petits, la filière s'apprête à passer à
l'échelle nanométrique. Diverses voies sont
envisagées, parmi lesquelles celle de l'électronique
moléculaire.
L'idée : utiliser des molécules en
tant que partie active de composants électroniques.
L'Etat
d'Israël, représentant actuellement l'un des centres
mondiaux de la microélectronique, aspire logiquement à
jouer un rôle important dans ce nouveau domaine.
En Israël, les centres de recherche se positionnent d'ores et
déjà sur de nombreux thèmes de
l'électronique moléculaire.
A l'université
hébraïque de Jérusalem tout d'abord, les chercheurs
étudient notamment les propriétés de conduction
des molécules d'ADN et de ses dérivés.
Ces
derniers sont en effet considérés comme de bons candidats
pour les applications de fils électriques moléculaires.
De plus, la haute spécificité des séquences d'ADN
et leurs propriétés d'autoassemblage sont
particulièrement adaptées à la création de
réseaux sur lesquels d'autres composants moléculaires
pourraient être intégrés.
De quoi entrouvrir une
porte vers une "électronique toute moléculaire". Un autre
laboratoire développe de son côté de nouvelles
approches pour greffer des monocouches directement sur du silicium
(sans oxyde) et étudie la formation et les
propriétés de monocouches autoassemblées sur
mercure.
A l'institut de technologie de Haïfa, plusieurs grands
thèmes sont à l'étude. Un premier concerne la
compréhension du transport électrique au travers des
jonctions hybrides semi-conducteur / molécules / métal et
plus exactement la façon dont les molécules et leurs
interactions avec les électrodes affectent le transport
électrique.
Un second thème concerne le problème
du second contact à établir sur les monocouches
autoassemblées.
Objectif : trouver des méthodes de
dépôt métallique qui n'endommagent pas les
monocouches, qui soient reproductibles et qui conduisent à des
applications technologiques. Le challenge est notamment de
déterminer le métal le plus approprié à un
contact avec les molécules.
Un troisième grand
thème touche la synthèse de matériaux composites
polymères conjugués / matériaux inorganiques et
leur intégration dans des dispositifs électroniques.
L'utilisation de surfactant [3] et de silice par exemple, permet
d'incorporer les polymères conjugués dans des structures
lamellaires, cubiques ou cylindriques qui seront, elles-mêmes,
intégrées dans l'architecture de transistors à
effet de champ (comme le MOSFET par exemple).
Du côté de l'université de Tel Aviv, les
scientifiques mènent des recherches plus fondamentales qui
visent à comprendre la physique et la chimie des jonctions
électriques à molécule unique.
Car les
propriétés thermophysiques, par exemple, de telles
jonctions peuvent affecter drastiquement leur stabilité et leurs
performances.
D'autres études visent à développer
des outils numériques et théoriques pour préciser
la façon dont les électrons sont transmis au travers des
jonctions moléculaires.
Un laboratoire de l'université de
Tel Aviv a même mis au point un dispositif offrant un support
pour les mesures courant-tension de monocouches autoassemblées
et pouvant servir de plate-forme pour des transistors
moléculaires.
Une équipe de l'Institut Weizmann réfléchit quant
à elle à la possibilité de placer des
molécules d'ADN sur un substrat avec une
réactivité plus importante et mieux
contrôlée.
Une autre équipe de l'Institut travaille
sur les jonctions semi-conducteur / monocouche organique / métal
avec pour objectif de comprendre comment les électrons passent
au travers des molécules.
Ce même laboratoire a par
ailleurs mis au point la méthode LOFO qui permet de
déposer délicatement un métal (Au ou Al) à
la surface de molécules. Elle consiste à évaporer
ce métal sur un substrat en verre au travers d'un masque pour
obtenir de petites plaques métalliques.
Ces plaques sont ensuite
détachées du verre grâce à une solution
d'acide fluorhydrique et sont introduites dans une solution leur
permettant de flotter. Elles sont finalement pêchées en
plongeant le substrat comportant la monocouche dans la solution et en
le ressortant.
Un troisième laboratoire de l'Institut Weizmann
mène des recherches sur les procédés
d'autoassemblage moléculaires combinés à des
réactions chimiques aux interfaces pour construire des
structures supramoléculaires assez complexes.
C'est ainsi qu'un
procédé permettant d'empiler rapidement des couches
organiques bien ordonnées avec un parfait contrôle du
nombre de couches déposées a été mis au
point.
Enfin, un dernier laboratoire étudie les nanotubes de
carbone afin de tirer avantage notamment de leurs
propriétés mécaniques et électriques en vue
de développer des dispositifs pour l'électronique
moléculaire.
L'intérêt grandissant pour les recherches dans le domaine
de l'électronique moléculaire et la diversité des
études menées en Israël montrent bien à quel
point le pays est actif dans ce domaine.
Cependant, même si des
jonctions moléculaires ont déjà
révélé être capables de fonctions
électroniques basiques, la route vers leurs applications dans
des circuits intégrés semble encore longue.
Les
chercheurs devront notamment lever quelques problèmes
épineux tels que la stabilité thermique, la formation de
contacts ou la reproductibilité. Ainsi, certains
prédisent déjà que les premières
applications commerciales impliqueront plutôt des dispositifs
hybrides mêlant semi-conducteurs et molécules.
Source : Bulletins-Electroniques
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