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Résumé

Ce travail porte sur l'étude des transistors à effet de champ flexibles composés de nanofils de silicium unique (SiNF) et de réseaux de nanofils de silicium, aussi appelés nanonets (SiNN). Tout d'abord, nous présentons une étude portant sur un transistor à nanofil de silicium unique et flexible. Nous montrons expérimentalement une excellente reproductibilité et stabilité à l'air dans le fonctionnement du dispositif. Ensuite, en s'appuyant sur les connaissances acquises lors du développement des dispositifs flexibles à nanofils unique, nous abordons la fabrication et l'étude fonctionnelle des résistors composés de SiNNs et flexibles. Ainsi, nous étudions les performances électriques des résistors flexibles sous flexion et sous traction. Nous montrons alors qu'en jouant sur la géométrie des dispositifs, il apparait différents comportements et donc fonctionnalités. D'une part, les dispositifs à base de SiNN dont la longueur du canal est courte sont des candidats appropriés pour des dispositifs électroniques dont les propriétés sont à long terme même sous contraintes mécanique. D'autre part, les dispositifs dont la longueur de canal est moyenne ou longue voient leurs propriétés impactées par la contrainte mécanique et sont donc de bons candidats pour des capteurs de flexion et de déformation. Par conséquent, notre technologie permet de combiner différentes géométries de dispositifs à nanonet sur une unique puce pour produire simultanément les capteurs et l'électronique de lecture. Par ailleurs, grâce à des mesures électrique in-situ sous traction combinées à des expérience de traction menées directement au sein d'un microscope électronique à balayage, nous explorons l'effet de la traction sur les jonctions NF/NF. Les résultats montrent que les jonctions NF/NF renforcent la cohésion des NNs râce à leur bonne résistance sous traction. Toutefois, l'élongation du réseau mène à l'élimination progressive des chemins de percolation et à une dégradation de la conduction. Afin d'explorer plus avant la théorie de la percolation, des transistors à base de nanonets sur substrats rigides et en configuration grille arrière sont fabriqués et leurs caractéristiques électriques étudiée en détail. Nos résultats montrent que l'apparition du régime de prépercolation est liée aux dimensions finies des systèmes. De plus, nous montrons que seuls les dispositifs à nanonets dont le canal est carré et de taille suffisante suivent les lois de la percolation présentes dans la littérature. Nous observons également pour la première fois une transition de phase dans le type de percolation basée sur trois facteurs importants des transistors à noonets: la tension de seuil, la longueur du canal et la densité des nanonets. Enfin, les phénomènes observés sont en bon accord avec les simulations Monte-Carlo menées lors de ce travail, ce qui signifie bien que les lois de percolation ne sont pas universelles et doivent prendre en compte un certains nombre de paramètres liés à la non-idéalité des systèmes réels.