Soutenance de thèse de Maxime Legallais

Mots-clés:

Nanonet de silicium, transistor à effet de champ, percolation, simulations Monte-Carlo, propriétés électriques, détection électrique de l’ADN.

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Résumé:

Un nanonet possède des propriétés remarquables qui proviennent non seulement des propriétés intrinsèques de chaque nanostructure mais aussi de leur assemblage en réseau ce qui les rend particulièrement attractifs pour de multiples applications, notamment dans les domaines de l’optique, l’électronique ou encore le biomédical. Dans ce travail de thèse, des nanonets constitués de nanofils de silicium ont été intégrés pour la première fois sous forme de transistors à effet de champ avec une grille en face arrière. La filière technologique développée est parfaitement compatible avec une production des dispositifs en masse, à bas coût et à grande échelle pour un budget thermique n’excédant pas 400°C. Des avancées technologiques majeures ont été réalisées grâce à la maîtrise du frittage des jonctions entre nanofils, de la siliciuration des contacts et de la passivation des nanofils avec de l’alumine. Les transistors à nanonets fabriqués présentent des caractéristiques électriques excellentes, stables sous air et reproductibles qui sont capables de concurrencer celles des transistors à nanofil unique. Une étude approfondie de la percolation par des mesures expérimentales et des simulations Monte-Carlo a mis en évidence que la limitation de la conduction par les jonctions entre nanofils permet d’améliorer considérablement les performances électriques. Après une intégration des dispositifs sous forme de biocapteurs, il a été montré que les transistors sont sensibles électriquement à l’hybridation de l’ADN.
Bénéficiant d’un procédé de fabrication compatible avec l’industrie de la microélectronique, une intégration 3D de ces transistors à nanonet sur un circuit de lecture peut alors être envisagée ce qui ouvre la voie à des biocapteurs portables, capables de détecter l’ADN en temps réel et sans marquage. De plus, la flexibilité mécanique et la transparence optique du nanonet offrent d’autres opportunités dans le domaine de l’électronique flexible.

Membres du jury :

Prof. J-P. Cloarec INL Site Ecole Centrale de Lyon Bâtiment F7 – 36 Avenue Guy de Collongue 69134 Ecully Examinateur
Directeur de recherche C-S. Cojocaru LPICM UMR7647 – Ecole Polytechnique Route de Saclay 91128 Palaiseau Cedex Examinateur
Prof. J. Grisolia INSA Toulouse – Département de Génie Physique – 135 Avenue de Rangueil 31077 Toulouse Cedex 4 Rapporteur
M. C. A-C. Salaün IETR- Université de Rennes 1 – 263 Avenue du Général Leclerc – CS 74205 35042 Rennes Cedex Rapporteuse
Directeur de recherche M. Mouis IMEP-LaHC - 3 Parvis Louis Néel CS 50257 - 38016 Grenoble Cedex 1 Directrice de thèse
M. C. C. Ternon LMGP - 3 Parvis Louis Néel CS 50257 - 38016 Grenoble Cedex 1 Co-directrice de thèse