FR2996681A1 - Dispositif electronique comprenant des nanostructures en filaments et procede de fabrication de tels dispositifs - Google Patents
Dispositif electronique comprenant des nanostructures en filaments et procede de fabrication de tels dispositifs Download PDFInfo
- Publication number
- FR2996681A1 FR2996681A1 FR1259485A FR1259485A FR2996681A1 FR 2996681 A1 FR2996681 A1 FR 2996681A1 FR 1259485 A FR1259485 A FR 1259485A FR 1259485 A FR1259485 A FR 1259485A FR 2996681 A1 FR2996681 A1 FR 2996681A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- electrode
- filament
- filaments
- electrical contact
- nanoparticle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 26
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 37
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 62
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 41
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims description 37
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 18
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 17
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 16
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 4
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 26
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 11
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 5
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 5
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 5
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 4
- 230000037230 mobility Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 2
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100243022 Mus musculus Pcnt gene Proteins 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000005274 electronic transitions Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035209—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions comprising a quantum structures
- H01L31/035227—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions comprising a quantum structures the quantum structure being quantum wires, or nanorods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/451—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a metal-semiconductor-metal [m-s-m] structure
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
- H10K85/221—Carbon nanotubes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
L'invention concerne un dispositif électronique comprenant une première électrode (9) comprenant une première partie (10) comprenant un matériau métallique et une deuxième partie poreuse (11) comprenant un réseau de pores (12) sensiblement alignés, la première électrode (9) étant déposée sur un substrat en matériau isolant (14), une deuxième électrode (13) comprenant un matériau métallique, une pluralité de filaments (15) semi-conducteurs , un filament (15) comprenant une racine (16) et une extrémité (17), la racine (16) étant disposée dans un pore (12) et en contact électrique avec la première partie (10), l'extrémité (17) d'un filament (15) étant montée en contact électrique avec au moins une nanoparticule (18) comprenant un matériau métallique, la nanoparticule (18) étant montée en contact électrique avec la deuxième électrode (13), le contact électrique entre l'extrémité (17) du filament (15) et la nanoparticule (18) étant de type redresseur afin qu'il existe une barrière d'énergie pour le passage de porteurs entre le filament (15) et l'au moins une particule (18), le filament (15) étant sans contact électrique direct avec la deuxième électrode (13).
Description
Dispositif électronique comprenant des nanostructures en filaments et procédé de fabrication de tels dispositifs DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine des dispositifs électroniques et optoélectroniques et plus particulièrement des dispositifs à base de nanostructures en filaments semiconducteurs, tels que des nanotubes de carbone (« Carbon Nanotube » ou CNT en anglais) ou des nanofils (« nano wire » ou nW en anglais). La présente invention concerne également les procédés de fabrication de tels dispositifs.
La présente invention s'applique notamment soit à des composants électronique, soit à des composants réalisant une transformation d'un rayonnement lumineux en signal électrique, par exemple pour générer un courant électrique à partir du rayonnement solaire ou pour commander la commutation d'un signal électrique à l'aide d'une source lumineuse. ETAT DE LA TECHNIQUE La réalisation de composants électroniques à base de différents types de 20 semi-conducteurs est connue. En ce qui concerne la transformation de la lumière en électricité, une possibilité est d'utiliser l'effet photovoltaïque. L'effet photovoltaïque est obtenu par absorption des photons dans un matériau semi-conducteur qui génère alors des paires électrons-trous (excitation d'un électron de la bande 25 de valence vers la bande de conduction) créant, lorsque certaines conditions sont remplies, une tension ou un courant électrique. L'absorption d'un photon dans un solide présentant une bande, ou « gap » en langue anglaise, directe est très probable du fait que cette transition électronique est seulement associée à deux particules: électron - photon. Le 30 photon assure la conservation de l'énergie lors de la transition entre la bande de valence et la bande de conduction. Cette structure de bande directe correspond à des matériaux tels que de GaAs, CdTe, etc...
Lorsque le matériau est à gap indirect, une troisième particule entre en jeu. Elle est associée aux vibrations du réseau cristallin et est désignée sous le terme de « phonon » d'énergie. Son intervention dans le processus d'absorption conduit à une probabilité d'absorption réduite prés du seuil, et donc à un « front d'absorption » qui est moins raide que celui qui caractérise les transitions directes. Cette structure de bande indirecte s'applique à des matériaux comme le silicium, le germanium, le GaP, etc... Lorsqu'un photon d'énergie supérieure à une valeur Eg (semi-conducteurs ayant un gap direct) ou à Eg + n (semi-conducteurs ayant un gap indirect), est absorbé par le semi-conducteur, une paire électron-trou est créée. Les charges électriques (électron et trou) restent liées par une force coulombienne et forment un ensemble appelé « exciton ». Pour générer un courant électrique les excitons doivent se dissocier en électrons et trous libres avant que ces deux éléments ne se recombinent. Il existe principalement deux types de recombinaison. Le premier est dû à un processus physique d'émission spontanée (recombinaison radiative), le deuxième mécanisme est celui qui résulte de la recombinaison par pièges qui peuvent être des impuretés et des défauts présents dans le matériau. Ces impuretés introduisent des niveaux d'énergie dans la bande interdite et créent ainsi des centres de recombinaison. Lorsque les paires électrons-trous se sont dissociées, les charges libres doivent diffuser jusqu'aux électrodes. La mobilité des porteurs de charges définit l'aptitude de ces électrons ou de ces trous à se déplacer à l'intérieur d'un matériau. Le dispositif de collecte nécessite un champ électrique important pour séparer les paires électron-trou. Il peut être créé en juxtaposant le semi-conducteur en contact intime avec un métal (barrière Schottky) ou avec un autre semi-conducteur. Dans ce dernier cas, les semiconducteurs peuvent être de même matériau mais dopés différemment (homojonction) ou de matériaux différents (hétérojonction).
Plusieurs types de composants peuvent être réalisés à partir de ce principe, tels que les photodiodes, les phototransistors ou les photopiles. Un exemple de composant très utilisé dans l'industrie des panneaux solaires 35 est la photodiode PIN en silicium, constituée d'une zone dopée P, d'une zone non dopée dite intrinsèque et d'une zone dopée N. Ce composant fonctionne avec une tension de polarisation. Une limitation de ces composants est l'absorption limitée du silicium, qui n'absorbe pas de photons au-delà d'une longueur d'onde de 0.8 ilm. Pour améliorer le rendement de conversion, des composants à base de semiconducteur à gap direct, tel que l'arséniure de gallium (AsGa), sont développés. Mais l'inconvénient principal de ces composants est leur coût élevé. Un autre exemple de composant est la photopile, qui ne nécessite pas de 10 tension de polarisation. Une photopile couramment utilisées est constituée d'une jonction PN dans du silicium monocristallin ou PIN dans du silicium amorphe. Ce composant ne nécessite pas de tension de polarisation. Les principaux inconvénients sont l'absorption non homogène du silicium monocristallin et la faible longueur de diffusion des porteurs dans le silicium 15 amorphe, limitant ainsi son rendement de conversion. Plus récemment, une nouvelle brique technologique est apparue avec les structures filamentaires unidimensionnelles, qui prennent la forme de nanotubes ou de nanofils (nW). 20 Les nanotubes de carbone (CNT) sont des systèmes macromoléculaires qui présentent des propriétés physiques uniques : selon leur chiralité (ou encore leur hélicité) ils peuvent être métalliques ou semiconducteurs (dénommé dans ce cas s-CNT). Les CNT semiconducteurs sont à bande directe et intrinsèquement photoconducteurs. 25 Leurs faibles diamètres et leurs grandes longueurs en font des systèmes à une dimension (1 D) pratiquement idéaux. Ils sont très étudiés à l'heure actuelle, en particulier pour la réalisation de transistors à effet de champ, car ils apparaissent comme l'une des voies les plus prometteuses permettant de poursuivre la miniaturisation des composants de type MOS au-delà de la 30 prochaine décennie. Après la première démonstration de la possibilité d'utiliser des nanotubes de carbone comme transistors à effet de champ (Field-Effect Transistors ou CNT-FETs ) en 1998, des démonstrateurs de type inverseur, porte NOR, mémoire SRAM ou même des circuits plus complexes ainsi que de transistors très haute fréquences ont déjà vu le jour 35 dans plusieurs centres de recherche.
Ces démonstrations ont permis de mettre en évidence le potentiel de ces nanomatériaux pour des applications électroniques ou optoélectroniques du fait de leurs excellentes propriétés de transport électrique et d'absorption. Dans le domaine de l'optoélectronique, des chercheurs d'IBM ont montré qu'il est possible d'exciter des transitions optiques des CNT, en injectant simultanément des électrons et des trous dans le canal d'un transistor FET. Du fait du petit gap des CNT monoparoi, la radiation est émise dans le proche infrarouge ; de plus, elle est polarisée parallèlement au grand axe du CNT. Les chercheurs d'IBM ont aussi montré qu'il est possible de créer un photocourant dans le FET lorsqu'il est éclairé par de la lumière infrarouge, même si la longueur d'onde dans l'infrarouge est supérieure à la taille du dispositif. Les barrières de potentiel au niveau des contacts ont une très grande influence sur l'injection et l'extraction des porteurs au sein des CNT. Parmi les moyens mis en oeuvre pour le contrôle des barrières de potentiel, on trouve par exemple la réalisation de multi-grilles adressables de façon indépendante. Les nanofils semiconducteurs (dénommés dans ce cas s-NW) sont par exemple à base de Silicium ou de Germanium avec une des dimensions contraintes en dessous de 100 nm. Rappelons que le Si ou le Ge sont aujourd'hui encore les matériaux de choix pour les applications photovoltaïques, les meilleurs rendements des cellules solaire étant obtenus avec ces matériaux dans leur forme monocristalline. Sous forme des nanofils, la dimension axiale contrainte peut induire un confinement du volume des porteurs alors que la dimension longitudinale non-contrainte peut être exploitée pour contrôler le transport des porteurs ou des photons. Ces nano-objets sont donc des matériaux très prometteurs pour la fabrication des composants optoélectroniques. De surcroît ce type de matériau cristallin peut être synthétisé sur une large variété de substrats (par exemple verre, feuillards métalliques etc...) réduisant ainsi de manière significative les coûts de production. Ces dispositifs présentent cependant plusieurs inconvénients, principalement liés au manque de contrôle (direction, positionnement, densité) de la synthèse de CNT. Ainsi, les nanotubes croisent les électrodes dans des directions aléatoires. Du fait de la dépendance de l'angle avec lequel les tubes croisent les contacts, la longueur du canal des nanotubes est différente. Ces variations dans la longueur du canal et de la densité de nanotubes dans le canal conduisent à de larges variations dans les propriétés électriques des dispositifs, ce qui est clairement un obstacle pour la fabrication reproductible de dispositifs.
Un but de l'invention est de réaliser un nouveau dispositif à base de filaments semi-conducteurs permettant de réaliser un dispositif électronique de type redresseur ou un dispositif optoélectronique apte à générer un photocourant sous éclairement, de manière alternative aux composants à base de semi- conducteurs classiques, et ne présentant pas les inconvénients précités. DESCRIPTION DE L'INVENTION Pour atteindre ce but, l'invention propose un dispositif électronique 15 comprenant : - une première électrode comprenant une première partie comprenant un matériau métallique et une deuxième partie poreuse comprenant un réseau de pores sensiblement alignés, ladite première électrode étant déposée sur un substrat en matériau isolant, 20 - une deuxième électrode comprenant un matériau métallique, - une pluralité de filaments semi-conducteurs, un filament comprenant une racine et une extrémité, la racine étant disposée dans un pore et en contact électrique avec ladite première partie, l'extrémité d'un filament étant montée en contact électrique avec au moins une nanoparticule comprenant un 25 matériau métallique, la nanoparticule étant montée en contact électrique avec la deuxième électrode, - le contact électrique entre l'extrémité du filament et la nanoparticule étant de type redresseur afin qu'il existe une barrière d'énergie pour le passage de porteurs entre le filament et l'au moins une particule, 30 - le filament étant sans contact électrique direct avec la deuxième électrode. Le dispositif selon l'invention utilise des réseaux denses des filaments semiconducteurs. Une densité élevée de nanotubes augmente la densité du courant apte à être transporté dans le dispositif. Le réseau de filaments 35 constitue le canal de conduction du dispositif.
Selon une variante, le filament semiconducteur est un nanotube de carbone (s-CNT). Selon une autre variante, le filament semiconducteur est un nanofil 5 semiconducteur (s-nW), par exemple en Silicium ou en Germanium. Dans le dispositif selon l'invention, la nanoparticule métallique est située à l'extrémité du filament semiconducteur, entre le filament et la deuxième électrode métallique, et est en contact électrique avec le filament d'un côté et avec la deuxième électrode de l'autre côté. La nature du métal de la 10 nanoparticule et du filament semiconducteur est tel qu'il existe une barrière d'énergie, dénommée barrière Schottky, à la jonction filament / métal de la nanoparticule. Ce contact entre le semi-conducteur, en l'espèce le filament, et le métal, en l'espèce la nanoparticule, est couramment dénommé contact redresseur. 15 L'existence de cette barrière de potentiel est une caractéristique essentielle et originale du dispositif à base de filaments, le rendant apte à réaliser un contact redresseur en électronique et à générer un photocourant sous éclairement pour une application optoélectronique. En électronique, un exemple d'utilisation du dispositif selon l'invention est de 20 réaliser un redresseur dans le domaine des ondes hyperfréquence, qui nécessite le transport d'une puissance importante. Les s-CNT et s-NW sont intrinsèquement photoconducteurs. Cette propriété est utilisée pour réaliser des composants opto-électroniques. En optoélectronique, un flux lumineux éclairant le filament photoconducteur 25 crée dans celui-ci des paires électrons/trous qui peuvent migrer sur des distances importantes sans recombinaison, jusqu'au niveau de la barrière de potentiel Schottky (contact) pour lequel les porteurs libres photogénérés par absorption de la lumière dans les filaments peuvent être séparés par le champ interne créé au niveau de la jonction filament / électrode. Cet effet 30 peut générer une force électromotrice et un photocourant sous éclairement (fonctionnement photopile) et a pour effet de diminuer la hauteur de la barrière d'énergie, permettant ainsi la modulation optique de la conductivité du dispositif (fonctionnement photodétecteur ou photocommutateur / modulateur). 2 9966 81 7 On peut ainsi réaliser, à partir du dispositif selon l'invention, différents types de composants optoélectroniques, tels que photodiode, photopile, photocommutateur (« photoswitch » en anglais), photodétecteur (rapide et large bande)...
La géométrie en pores des filaments permet d'orienter les filaments préférentiellement dans une direction, ce qui conduit à une bonne organisation des filaments dans le canal des dispositifs.
De plus, l'utilisation de filaments comme matériau semiconducteur et photoconducteur implique plusieurs avantages. Pour les s-CNT », le graphène est un matériau très « noir », c'est-à-dire qu'il possède un spectre d'absorption du spectre lumineux très étendu, beaucoup plus large que celui du silicium. Le spectre d'absorption des nanotubes de carbone comprend l'ensemble du spectre visible et l'infrarouge, typiquement de 200 nm à 10pm-15 pm. Un premier avantage consiste en une sensibilité accrue du dispositif optoélectronique selon l'invention. En outre, le dispositif est d'une grande adaptabilité lorsqu'il est utilisé en commutateur commandé par une source d'éclairement (photocommutateur) modulable en intensité, tel qu'un laser ou une diode électroluminescente. Du fait du large spectre d'absorption, on dispose d'un choix important, en termes de longueur d'onde, de sources d'éclairement. La plupart des cellules photovoltaïques commercialisées utilisent le Silicium.
Cependant ce matériau présente un coefficient d'absorption relativement faible, ce qui impose l'utilisation des fortes épaisseurs, typiquement des centaines de micromètres pour obtenir une absorption de 90% de la lumière. Ces fortes épaisseurs vont à l'encontre d'une collection efficace de charges générées. Avec des s-NW, il devient possible d'exploiter une longueur d'absorption optique importante dans la direction longitudinale non-contrainte alors que la présence d'une dimension axiale contrainte (<100 nm) induit des effets de confinement permettant d'atteindre des mobilités de porteurs très élevés.
Ainsi, les s-CNT ou les s-NW présentent des mobilités de porteurs très élevées, de l'ordre de mille à quelques milliers de cm2/Vs (typiquement 100 fois plus que dans le silicium). Dans une application photocommutateur cette mobilité élevée permet une 5 fréquence de commutation très élevée. Un autre avantage consiste en la génération d'une quantité importante de courant photoinduit, du fait que les procédés de croissance de filaments permettent d'obtenir un grand nombre de filaments dans un faible volume. 10 En outre, du fait que la barrière de potentiel est élevée, les porteurs ne passent que par effet tunnel. Donc la probabilité de passage de la barrière est très faible, ce qui induit un très faible courant d'obscurité. En outre, le dispositif selon l'invention est compatible avec des substrats isolants peu coûteux tels que le verre. 15 Avantageusement, la première partie de la première électrode comprend de l'aluminium et la deuxième partie de la première électrode comprend de l'alumine poreuse. 20 Selon une variante, les pores sont orientés sensiblement parallèlement au plan du substrat et la deuxième électrode est également déposée sur le substrat. Selon une autre variante, les pores sont orientés sensiblement verticalement 25 au plan du substrat et la deuxième électrode comprend un film métallique reporté sur les filaments. Avantageusement, le métal d'une nanoparticule métallique a un travail de sortie supérieur à 5 eV. 30 Avantageusement, le métal d'une nanoparticule métallique comprend du nickel. Avantageusement, le dispositif selon l'invention comprend en outre une 35 pluralité de particules métalliques fixées sur la paroi et sur l'extrémité (17) des filaments, de sorte qu'au moins une des particules métalliques fixées à l'extrémité réalise le contact électrique de type redresseur. Il est également proposé, selon un autre aspect de l'invention, une diode de 5 type Schottky comprenant un dispositif tel que décrit précédemment et des moyens adaptés pour appliquer une différence de potentiel entre la première partie de la première électrode et la deuxième électrode. Il est également proposé, selon un autre aspect de l'invention, un dispositif 10 optoélectronique tel que décrit précédemment dans lequel les filaments sont agencés de manière à pouvoir recevoir un rayonnement lumineux. Il est également proposé, selon un autre aspect de l'invention, un ensemble optoélectronique comprenant au moins une photodiode et/ou une photopile 15 et/ou un photodétecteur et/ ou un photocommutateur intégrant au moins un dispositif optoélectronique tel que décrit précédemment. Il est également proposé, selon un autre aspect de l'invention, un détecteur de particules comprenant un scintillateur et un dispositif optoélectronique tel 20 que décrit précédemment. Il est également proposé selon un autre aspect de l'invention un procédé de fabrication d'un dispositif électronique comprenant : - la réalisation d'une première électrode déposée sur un substrat en matériau 25 isolant, comprenant une première partie comprenant un matériau métallique et une deuxième partie poreuse comprenant un réseau de pores sensiblement alignés, - la réalisation d'une deuxième électrode comprenant un matériau métallique, - la réalisation d'une pluralité de filaments semi-conducteurs comprenant une 30 étape de dépôt d'éléments catalytiques à l'intérieur des pores, les éléments comprenant au moins une nanoparticule comprenant un matériau métallique, puis une étape de croissance en phase vapeur des filaments à partir des éléments catalytiques, un filament comprenant une racine disposée dans un pore et en contact électrique avec la première partie, et une extrémité en 35 contact électrique avec la nanoparticule, la croissance étant réalisée jusqu'à ce que la nanoparticule soit en contact électrique avec la deuxième électrode, en évitant tout contact électrique direct entre le filament et la deuxième électrode, le contact entre l'extrémité du filament et la nanoparticule étant de type redresseur afin qu'il existe une barrière d'énergie pour le passage de porteurs entre le filament et la nanoparticule. Un avantage du procédé selon l'invention consiste en ce qu'il résout les problèmes concernant l'organisation, le positionnement et la manipulation de nanofils ou de nanotubes de carbone en conjonction avec leur croissance 10 contrôlée. Selon un mode de réalisation la croissance des filaments s'effectue en milieu confiné, dans des nanopores de membranes d'alumine poreuse obtenues par oxydation anodique des films d'aluminium selon un procédé connu. 15 Ainsi le procédé est réalisé à partir d'une couche l'aluminium dans laquelle la deuxième partie poreuse est réalisée par un procédé d'oxydation anodique de l'aluminium. Selon un procédé selon l'état de la technique, la reprise des contacts 20 s'effectue en enterrant l'extrémité des filaments dans un métal. Par contre le procédé selon l'invention poursuit la croissance jusqu'au contact avec la deuxième électrode en évitant tout contact électrique direct entre le filament 15, incluant son extrémité 17, et la deuxième électrode. Le procédé selon l'invention réalise la croissance de réseaux organisés très 25 denses, avec une densité de filaments supérieure à 109/cm2. Selon une variante, la deuxième électrode est réalisée préalablement à l'étape de croissance et sur le même substrat, la deuxième électrode présentant une face sensiblement verticale en regard d'une face 30 sensiblement verticale de la première électrode comprenant les pores, et la réalisation des pores de la première électrode s'effectue de manière à obtenir des pores orientés sensiblement parallèlement au plan du substrat, la croissance s'effectuant de sorte que des filaments s'étendent sensiblement parallèlement au substrat sur une longueur suffisante afin d'atteindre la face 35 en regard.
Selon une autre variante, la réalisation des pores de la première électrode s'effectue de manière à obtenir des pores orientés sensiblement perpendiculairement au plan du substrat, et la croissance s'effectue de sorte que les filaments se dressent verticalement, et la réalisation de la deuxième électrode comprend le report d'un film métallique sur les nanoparticules. Avantageusement, le film métallique comprend une couche mince de graphène. Avantageusement, le procédé tel que décrit précédemment comprend en outre une étape de décoration des filaments réalisée postérieurement à l'étape de croissance, dans laquelle des particules métalliques sont fixées sur des défauts et aux extrémités desdits filaments, de sorte qu'au moins une des particules fixées à l'extrémité réalise le contact électrique de type redresseur.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatifs, et dans 20 lesquels : -la figure 1 représente un exemple de dispositif selon une première variante de l'invention, -la figure 2 représente un exemple de dispositif selon une deuxième variante de l'invention, 25 -la figure 3 illustre le diagramme de bande d'énergie avant et après la mise en contact du filament avec l'électrode d'une part et la particule métallique d'autre part, -le figure 4 représente une variante du dispositif selon l'invention comprenant des particules métalliques fixées sur les défauts et aux extrémités des 30 filaments, -la figure 5 représente un dispositif optoélectronique selon l'invention pour lequel les filaments sont agencés de manière à recevoir un rayonnement lumineux, -la figure 6 illustre un exemple de caractéristique électrique du dispositif 35 électronique selon l'invention, -la figure 7 illustre des exemples de caractéristiques du dispositif optoélectronique selon une première variante de l'invention, avec et sans éclairement par un rayonnement lumineux, -la figure 8 illustre un exemple de variation du courant circulant dans un 5 dispositif selon l'invention en fonction de l'éclairement reçu et en fonction de la tension appliquée, -la figure 9 illustre un exemple de variation de la responsivité d'un dispositif selon l'invention en fonction de la puissance du laser d'éclairement. -la figure 10 illustre la responsivité normalisée d'un dispositif selon l'invention 10 en fonction de la fréquence d'une diode laser d'éclairement. -la figure 11 représente les étapes d'une première variante de procédé de fabrication d'un dispositif électronique -la figure 12 représente les étapes d'une deuxième variante de procédé de fabrication d'un dispositif électronique 15 -la figure 13 représente une étape optionnelle du procédé de fabrication d'un dispositif électronique DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 20 La figure 1 représente schématiquement un dispositif selon une première variante de l'invention. Une première électrode métallique 9 et une deuxième électrode métallique 13 sont déposées sur un substrat isolant 14. Typiquement les électrodes ont une épaisseur de quelques dizaines à quelques centaines de nm et sont distantes d'environ 100pm à 1 mm. 25 Ce substrat isolant peut comprendre du verre, quartz, saphire ou un autre substrat isolant suivant l'application visée, ou une couche de SiO2 ou d'un autre isolant déposée sur un substrat quelconque, tel que le silicium ou un métal. La première électrode 9 comprend deux parties. Une première partie 10 30 comprenant un matériau métallique et une deuxième partie poreuse 11 comprenant un réseau de pores, ces pores étant sensiblement alignés parallèlement au plan du substrat 14. Préférentiellement, la première partie comprend de l'aluminium et la deuxième partie correspond à une partie de l'électrode comprenant de l'aluminium qui a été transformée en alumine poreuse par oxydation anodique selon un procédé connu. A l'intérieur de certains pores, un filament 15 prend naissance. Sa racine 16, disposée à l'intérieur du pore, est en contact électrique avec la première 5 partie métallique 10 de la première électrode 9. Préférentiellement, on choisit pour la première électrode un métal dont le diagramme d'énergie est adapté avec celui du filament semi-conducteur 15, de manière à ce que la circulation des porteurs s'effectue facilement. Typiquement le travail de sortie du métal est très proche de celui du filament. 10 Le travail de sortie d'un métal se définit comme l'énergie minimale qu'il faut fournir à un électron pour l'arracher au métal. Pour un semiconducteur, le travail de sortie se définit comme la différence entre le niveau du vide et le niveau de Fermi dans le semiconducteur. Un nanotube de carbone semiconducteur a typiquement un travail de sortie 15 (PcNT d'environ 4.5 eV, typiquement entre 4.5 eV et 4.8 eV. Un nanofil en Si ou Ge a typiquement un travail de sortie (1)s-NT typiquement compris entre 4.3 eV et 4.7 eV. L'aluminium par exemple, avec un travail de sortie compris entre 4.06 eV et 4.26 eV, est un métal adapté. 20 Un nanotube a typiquement un diamètre de quelques nm à quelques dizaines de nm. Un nanofil a typiquement un diamètre de une à quelques dizaines de nm. Le dispositif selon l'invention comprend une pluralité de filaments, 25 préférentiellement organisés selon un réseau dense. Le filament 15, qui prend racine en 16, comprend une extrémité 17, et s'étend sur toute la distance entre la sortie du pore et la deuxième électrode métallique 13. Le procédé de croissance est tel que le filament obtenu est 30 semi-conducteur. Dans le dispositif selon l'invention, il n'y a pas de contact direct entre le filament 15, incluant son extrémité 17 et la deuxième électrode 13. La passage de charges électriques entre le filament et la deuxième électrode s'effectue par l'intermédiaire de la nanoparticule métallique 18. En effet dans 35 le dispositif selon l'invention l'extrémité 17 du filament 15 est montée en contact électrique avec au moins une nanoparticule métallique 18, qui elle-même est montée en contact électrique avec l'électrode 13. De manière générale on entend par extrémité du filament les quelques dernières dizaines de nm de celui-ci.
Typiquement la nanoparticule métallique a une dimension comprise entre quelques nm et quelques dizaines de nm, et son diamètre doit être proche du diamètre du filament. Le métal de la nanoparticule est choisi de sorte que le contact électrique entre l'extrémité 17 du filament 15 et la nanoparticule 18 est un contact semi- conducteur/métal du type redresseur, c'est à dire qu'il existe une barrière d'énergie pour le passage des porteurs entre le filament 15 et la nanoparticule 18. Une barrière de potentiel de ce type est communément dénommée barrière Schottky.
Selon une première variante décrite figure 1, les pores 12 sont orientés sensiblement parallèlement au substrat isolant 14 et la deuxième électrode 13 est également déposée sur le substrat 14. Préférentiellement, le matériau de la deuxième électrode 13 est identique à celui de la première partie de la première électrode 10, afin de simplifier le procédé de réalisation du dispositif, les deux électrodes pouvant être dans ce cas déposées simultanément. Ainsi le contact avec la deuxième électrode est facilité. La géométrie latérale du réseau de pores permet également de contrôler la densité de filaments en contrôlant les caractéristiques de la membrane poreuse.
Selon une deuxième variante décrite figure 2, les pores 12 sont orientés perpendiculairement au substrat 14. La deuxième électrode 13 comprend un film métallique 20 reporté sur les filaments et en contact électrique avec les particules métalliques 18.
La figure 3 décrit le diagramme de bande d'énergie avant (figure 3a) et après (figure 3b) la mise en contact du filament 15 d'une part avec l'électrode 9 au niveau de la racine 16 et d'autre part avec la particule métallique 18 au niveau de son extrémité 17.
Sur la figure 3a, la ligne 30 correspond au niveau du vide, la ligne 31 correspond à l'énergie maximale que peut avoir un électron à l'équilibre dans le métal de la première électrode 9, la ligne 33 correspond à l'énergie maximale que peut avoir un électron à l'équilibre dans le métal de la nanoparticule métallique 18, la ligne 32 correspond au niveau de Fermi du filament 15. 01 représente le travail de sortie du métal de l'électrode 9, OCNT le travail de sortie du filament 15 et Op le travail de sortie du métal de la nanoparticule 18.
La figure 3b décrit le diagramme de bande d'énergie à l'équilibre thermodynamique lorsqu'il existe un contact électrique entre d'une part le filament 15 et l'électrode 9 au niveau de la racine 16 et d'autre part le filament 15 et la nanoparticule métallique 18 au niveau de son extrémité 17. Le niveau de Fermi 34 est constant dans toute la structure. On a représenté la courbure du diagramme de bande du fait des contacts, sur l'ensemble électrode 9/filament 15/nanoparticule 18. )ÇCNT représente l'affinité électronique du filament semiconducteur 15. L'affinité électronique d'un semiconducteur se définit comme l'énergie à apporter à un porteur libre (bas de la bande de conduction) pour l'arracher au semi-conducteur.
Entre le filament 15 et la nanoparticule 18, on retrouve le diagramme caractéristique d'une jonction semi-conducteur/métal de type Schottky. Vs, dénommé potentiel de surface, est la barrière que doit franchir un porteur pour passer du filament semi-conducteur 15 au métal de la nanoparticule 18. Ob est la barrière que doit franchir le porteur pour passer du métal de la nanoparticule 18 au semiconducteur du filament 15. Ob est couramment dénommée barrière Schottky. Préférentiellement, le travail de sortie du filament est inférieur d'au moins 0 .2 eV au travail de sortie du métal de la nanoparticule.
Un exemple de structure possible est : Electrode 9 en aluminium (01= 4.06-4.26 eV) / affinité électronique d'un nanotube de carbone d'environ 4.5 eV / nanoparticule métallique 18 en nickel (Op = 5.04-5.35 eV).
Préférentiellement, le travail de sortie du métal de la nanoparticule 18 est supérieur à 5 eV, par exemple compris entre 5 eV et 6 eV, ce qui est le cas par exemple de métaux tels que le nickel, le cobalt, le palladium et le platine. En effet, cette valeur permet d'obtenir un écart d'au moins 0.2 eV avec le niveau de Fermi du filament. Avantageusement, le métal de la nanoparticule 18 comprend du nickel. Des particules de nickel sont utilisées comme élément catalytique dans un procédé connu de croissance de filaments, la croissance en phase vapeur.
La particule de nickel se trouve située à l'extrémité du filament en fin de croissance. Le procédé de fabrication du dispositif est ainsi simplifié dans ce cas. Selon une variante, d'autres particules métalliques peuvent être obtenues dans le dispositif selon l'invention, par un procédé de « décoration » réalisé 15 postérieurement à la croissance des filaments décrit plus loin. Les particules métalliques sont, à l'issu de ce procédé, fixées sur les défauts du filament, ces défauts étant répartis sur toute la longueur du filament. Certaines d'entre elles vont se fixer à l'extrémité du filament, du fait de l'existence de liaisons pendantes à cet endroit et deviennent ainsi les 20 particules 48 réalisant la barrière Schotky comme illustré figure 4. Ainsi les particules métalliques 48 fixées à l'extrémité du filament réalisent le contact électrique redresseur à la place de la particule métallique 18 provenant du catalyseur. Le métal de « décoration » est intégré dans le dispositif après avoir réalisé la 25 croissance des filaments. La phase de croissance et la phase de métallisation sont découplées. On peut ainsi choisir un métal parmi une gamme plus large que lorsque celui-ci est imposé par la nature de la particule qui a servi d'élément catalytique. Un avantage consiste en la possibilité de faire varier le travail de sortie du 30 métal des particules. Par exemple pour un fonctionnement en redresseur ou photoswitch, on abaisse le courant de fuite (ou d'obscurité) en augmentant la hauteur de la barrière Schottky. Selon un autre exemple, pour un fonctionnement photopile, l'augmentation de la valeur de la barrière Schottky augmente l'efficacité de séparation des 35 charges, ce qui augmente le rendement de la photopile. 2 9966 81 17 Classiquement, une barrière de type Schottky permet, lorsqu'une différence de potentiel est appliquée, de séparer les paires électron/trou, la densité de porteurs augmente à proximité de la barrière et la probabilité de passage de 5 la barrière par effet tunnel augmente. On obtient alors une diode Schottky. Le dispositif selon l'invention se comporte donc en diode Schottky lorsqu'une différence de potentiel est appliquée entre la première partie de la première électrode 10 et la deuxième électrode 13. 10 Lorsque des filaments 15 sont agencés de manière à pouvoir recevoir un rayonnement lumineux 50, tel qu'illustré figure 5a pour la première variante horizontale et figure 5b pour la deuxième variante verticale, des paires électron/trous sont générées par absorption de photons, du fait de la photoconductivité des filaments, s-CNT ou s-nW. L'existence d'un contact redresseur à l'une des extrémités du filament permet au dispositif selon l'invention de générer un photocourant sous éclairement. Ainsi un dispositif selon l'invention est optoélectronique lorsque les filaments sont agencés de manière à pouvoir recevoir un rayonnement lumineux. Pour la variante verticale décrite figure 5b, le film métallique 20 est alors 20 choisi optiquement transparent, tel par exemple une couche mince de graphène. Ainsi, la surface apte à recevoir un éclairement est maximisée, ce qui permet une production d'énergie importante. Lorsque le filament 15 réalise une jonction avec le métal de la première 25 électrode 9 et une jonction avec le métal de la nanoparticule 18, le diagramme de bande du filament se courbe. Le travail de sortie du métal de la première électrode 01 est placé près de la bande de conduction du filament, et le travail de sortie du métal de la nanoparticule Op est placé près de la bande de valence du filament. 30 Lorsqu'une tension directe (« forward » en anglais) est appliquée entre les deux électrodes, la barrière Schottky diminue quand la tension augmente, et le courant passe librement. Lorsqu'une tension inverse (« reverse » en anglais) est appliquée entre les deux électrodes, la barrière Schottky augmente quand la tension augmente. 35 Le dispositif est à l'état bloqué et le courant ne passe pas.
La figure 6 illustre un exemple de caractéristique électrique, correspondant à l'intensité circulant dans le dispositif en fonction de la tension appliquée entre les deux électrodes, dénommée caractéristique l-V, pour un dispositif 5 électronique selon la première variante de l'invention avec des s-CNT. Le dispositif a été réalisé selon un procédé décrit plus loin. Dans cet exemple la première partie 10 de l'électrode 9 et l'électrode 13 sont en aluminium, avec une épaisseur de 200 nm. La deuxième partie de l'électrode 11 en alumine poreuse, et la nanoparticule métallique 18 en nickel. 10 Les nanotubes ont un diamètre d'environ quelque dizaine de nm, la distance séparant les deux électrodes est d'environ 100 pm. La première partie de l'électrode 10 est reliée à la masse et un potentiel V est appliqué à la deuxième électrode 13. 15 La caractéristique l-V de la figure 6 illustrée par la courbe 51 correspond à l'état passant en courant lorsqu'un potentiel V négatif est appliqué au métal de la nanoparticule via la deuxième électrode 13. Un fonctionnement de type diode Schottky est donc obtenu pour le dispositif selon l'invention, auquel une tension électrique est appliquée entre la première partie 10 de l'électrode 20 9 et l'électrode 13. Un fonctionnement du même type peut bien entendu être observé pour tout métal de la nanoparticule métallique apte à réaliser un contact de type redresseur entre le filament semiconducteur 15 et la nanoparticule 18. 25 Les figures 7a à 7d illustrent des exemples de caractéristiques l-V du dispositif optoélectronique selon la première variante de l'invention avec des s-CNT tels que décrits précédemment, une courbe correspondant à la caractéristique du dispositif sans éclairement et une courbe à la 30 caractéristique du même dispositif avec éclairement par un rayonnement lumineux. Dans ces exemples, le dispositif et plus particulièrement les s-CNT sont éclairés par une diode laser émettant dans la lumière infra-rouge autour de la longueur d'onde À égale à 850 nm. La figure 7a correspond à la caractéristique obtenue avec la particule 35 métallique à l'extrémité en Nickel, issue du procédé de croissance à partir d'un élément catalytique en Nickel. Sur la figure 7a la courbe 70 correspond à la caractéristique I-V sans éclairement et la courbe 71 correspond à la caractéristique I-V sous éclairement. Pour une tension négative, les courbes 70 et 71 sont identiques, aucune réponse photonique n'est observée. Par contre, pour une tension V positive, un courant circule dans le dispositif sous éclairement. Ce courant correspond à un courant photogénéré par l'éclairement. Ainsi, le dispositif selon l'invention est apte à générer un photocourant sous éclairement.
Les figures 7b à 7d illustrent trois autres exemples de caractéristique I-V de dispositif à base de s-CNT. Dans ces exemples, des particules métalliques 18 réalisant le contact redresseur ont été positionnées à l'extrémité du nanotube à l'aide d'un procédé de décoration décrit ultérieurement, postérieurement à la croissance des nanotubes.
Sur la figure 7b, le métal de la particule 18 est le platine, de travail de sortie 5.12 eV-4.93 eV. La courbe 74 montre clairement la génération d'un photocourant, comme pour le cas du nickel sur la courbe de la figure 7a. Sur les figures 7c et 7d sont représentées les caractéristiques I-V correspondant respectivement à une particule 18 en fer (7c), de travail de sortie 4.67 eV-4.81eV, et en étain (7d), de travail de sortie 4.42 eV. Dans ces deux derniers cas, les travaux de sortie sont très proches de celui du nanotube de carbone. Il n'y a pas de barrière de potentiel, donc pas de séparation de porteurs, et donc pas fonctionnement redresseur. Il n'y a pas de génération de photocourant, les courbes sans et avec éclairement sont confondues. Ainsi, le dispositif selon l'invention auquel on applique une tension entre ses électrodes montre un fonctionnement électronique de type diode sans éclairement et un fonctionnement optoélectronique de type photodiode sous éclairement.
De manière plus générale, le dispositif selon l'invention présente une réponse en photocourant sous éclairement, et constitue ainsi une brique élémentaire apte à être intégrée dans différents types de composants optoélectroniques tels que photodiode, photopile, photodétecteur ou photocommutateur pour réaliser des ensembles optoélectroniques. 2 9966 81 20 Selon un exemple, le dispositif selon l'invention est en mode bloqué sans éclairement et devient passant lorsqu'il est éclairé. Selon un autre exemple, une photopile intégrant un dispositif selon l'invention est connectée de manière à charger une capacité pour réaliser un 5 photodétecteur. Selon un autre exemple, un dispositif selon l'invention est combiné à une source d'éclairement modulable en intensité pour réaliser un photocommutateur. Selon un autre exemple, un dispositif selon l'invention est combiné à un 10 scintillateur pour réaliser un détecteur de particule. Du fait de la rapidité de fonctionnement du dispositif, on détecte les photons avec une plus grande précision. La figure 8 décrit un exemple de variation 81 du courant I circulant dans un 15 dispositif selon l'invention en fonction de l'éclairement reçu, en fonction de la tension appliquée V. Lorsqu'aucune tension n'est appliquée (V=0), le courant est non nul : un photocourant est donc généré par le dispositif. Le dispositif selon l'invention est apte à générer un courant lorsqu'il est éclairé, il fonctionne dans ce cas en photopile. 20 La figure 9 décrit un exemple de variation de la responsitivé (« responsivity » en anglais) d'un dispositif selon l'invention, exprimée en Ampère par Watt, en fonction de la puissance du laser d'éclairement. La responsivité est égale à la variation de la réponse du dispositif par rapport la variation de la puissance 25 du laser. La tension appliquée est dans cet exemple de 4V, mais le dispositif peut bien entendu fonctionner avec une tension appliquée nulle. Les points repérés avec une croix correspondent à un laser d'éclairement émettant dans le bleu à 458 nm, les point repérés avec des cercles 30 correspondent à un laser d'éclairement émettant dans le vert à 514 nm, les points repérés avec des triangles correspondent à un laser émettant dans le rouge à 633 nm. La responsivité du dispositif décroît quand la puissance du laser augmente. 2 9966 81 21 Des responsivités jusqu'à 104 A/W sont obtenues avec un dispositif selon l'invention. Le dispositif selon l'invention présente une large sensibilité dans tout le spectre visible. 5 La figure 10 présente la responsivité normalisée en fonction de la fréquence d'une diode laser d'éclairement émettant autour de 850 nm. On constate que la responsivité diminue relativement peu lorsque la fréquence du laser augmente. Pour une application de type photocommutateur, le dispositif selon l'invention est donc apte à fonctionner à une fréquence élevée. Dans 10 cet exemple la fréquence des impulsions laser est limitée à 100 KHz, mais un fonctionnement à des fréquence plus élevées est possible. Un autre aspect de l'invention est un procédé de fabrication d'un dispositif électronique ou optoélectronique comprenant des nanostructures en 15 filaments. Le procédé de fabrication d'un dispositif électronique selon l'invention est réprésenté sur les figures 11 et 12 et comprend: - la réalisation d'une première électrode 9 déposée sur un substrat en matériau isolant 14, comprenant une première partie 10 comprenant un 20 matériau métallique et une deuxième partie poreuse 11 comprenant un réseau de pores 12 sensiblement alignés, - la réalisation d'une deuxième électrode 13 comprenant un matériau métallique, - la réalisation d'une pluralité de filaments 15 semi-conducteurs comprenant 25 une étape de dépôt d'éléments catalytiques à l'intérieur des pores, les éléments comprenant au moins une nanoparticule 18 comprenant un matériau métallique, puis une étape de croissance en phase vapeur des filaments à partir des éléments catalytiques, un filament 15 comprenant une racine 16 disposée dans un pore 12 et en contact électrique avec la première 30 partie 10, et une extrémité 17 en contact électrique avec la nanoparticule 18, la croissance étant réalisée jusqu'à ce que la nanoparticule 18 soit en contact électrique avec la deuxième électrode 13, en évitant tout contact électrique direct entre le filament 15 et la deuxième électrode 13, le contact entre l'extrémité 17 du filament 15 et la nanoparticule 18 étant de type redresseur afin qu'il existe une barrière d'énergie pour le passage de porteurs entre le filament 15 et la nanoparticule 18. Avantageusement la première électrode 9 est réalisée à partir d'une couche 5 d'aluminium dans laquelle la deuxième partie poreuse 11 est réalisée par un procédé d'oxydation anodique de l'aluminium. Selon une variante, le filament semiconducteur est un nanotube de carbone (s-CNT). Selon une autre variante, le filament semiconducteur est un nanofil 10 semiconducteur (s-nW), par exemple en Silicium ou en Germanium. Avantageusement, le réseau dense des filaments semiconducteurs est obtenu par croissance de type « chemical Vapor deposition » ou CVD dans des matrices nanoporeuses. La croissance CVD des nanotubes ou des 15 nanofils semiconducteurs est connue et maîtrisée, et repose sur l'utilisation des catalyseurs (par exemple Fe, Co, Ni pour les CNT ou bien Au, Cu, Ni, Al pour les s-NW) sous forme de nanoparticules. Ainsi le procédé selon l'invention repose sur une technologie maîtrisée de réalisation d'un réseau dense de filaments. 20 Dans le cas d'une croissance qui débute dans des nanopores, le caractère confiné des pores induit qu'en fin de croissance les nanoparticules du catalyseur se retrouvent nécessairement à l'extrémité des CNT/s-NW. La fin de l'étape de croissance selon l'invention s'effectue en évitant tout 25 contact électrique direct entre le filament 15, incluant son extrémité 17 et la deuxième électrode 13. Préférentiellement, une couche d'encapsulation est déposée sur la deuxième électrode afin d'éviter d'obtenir des filaments dont une partie est en contact direct avec la face supérieure de l'électrode. 30 Le temps de l'étape de croissance selon l'invention est optimisé pour éviter que les filaments se courbent au contact de la deuxième électrode et donc qu'une partie du filament soit en contact direct avec la deuxième électrode 13. 2 9966 81 23 Un exemple d'une première variante du procédé de fabrication d'un dispositif électronique ou optoélectronique à base de nanostructures en filaments selon l'invention utilisant deux électrodes à base d'aluminium est décrit ci-après et illustré grâce aux figures 11a à 11f, qui en montrent les principales étapes. Cette variante est dénommée variante horizontale. Selon une première étape illustrée en figure 11a on réalise le dépôt d'une couche d'aluminium 101 sur un substrat isolant 14. L'épaisseur est de quelques dizaines de nanomètres à quelques micromètres suivant l'application souhaitée. En effet, l'épaisseur en conjonction avec la largeur vont principalement définir le nombre de nanofilaments et donc la valeur du courant électrique qui peut être transporté par le dispositif. Comme illustré en figure 11b, on réalise une lithographie de la couche d'aluminium de manière à définir une première électrode 9 et une deuxième électrode 13.
Selon la première variante horizontale, les deux électrodes ont préférentiellement chacune une face verticale en regard de l'autre. La distance entre les deux électrodes est comprise par exemple entre 1 pm et 5 Im Selon cet exemple, les deux électrodes en aluminium sont avantageusement 20 réalisées simultanément dans la même étape. Comme illustré en figure 11c, on dépose une couche d'encapsulation 102, 103 par-dessus respectivement la première et la deuxième électrode 9, 13. La couche d'encapsulation comprend par exemple de l'A1203. Comme illustré en figure 11d, on réalise la première électrode 9 en 25 transformant une partie 11 de la première électrode 9 en un réseau de pores 12 sensiblement alignés, l'autre partie 10 de l'électrode étant conservée. Avantageusement, on utilise un procédé d'oxydation anodique connu (FR 2888041 - U52009-0035908). Selon la première variante horizontale les pores 12 sont réalisés de manière 30 à être orientés sensiblement parallèlement au plan du substrat 14. Comme illustré en figure 11e on dépose des éléments catalytiques à l'intérieur desdits pores par un procédé électrochimique. Dans un pore, ces éléments catalytiques sont composés d'au moins une nanoparticule 18 comprenant un matériau métallique tel que du Nickel ou du Cobalt.
Comme illustré en figure 11f on réalise une croissance des filaments par une technique de dépôt chimique en phase vapeur (CVD pour « Chemical Vapor Deposition » en anglais) à partir des éléments catalytiques. Les filaments comprennent une racine 16 dans un pore 12 en contact électrique avec la première partie 10 de la première électrode 9 et une extrémité 17 en contact électrique avec une nanoparticule 18, qui est présente à l'extrémité du filament pendant la phase de croissance, du fait du caractère confiné de celle-ci, et qui correspond à la partie restante de l'élément catalytique ayant initié la croissance.
Du fait de l'orientation des pores, la croissance s'effectue globalement parallèlement au plan du substrat. La croissance des filaments s'effectue sur une longueur suffisante jusqu'à ce que la nanoparticule 18 soit en contact électrique avec la deuxième électrode 13.
Selon la première variante horizontale du procédé, le contact électrique s'opère préférentiellement avec la face verticale de la deuxième électrode 13 en regard de la première électrode 9. La couche d'encapsulation 103 permet d'éviter que le contact entre un filament 15 et la deuxième électrode 13 s'effectue sans passer par la nanoparticule 18, ce qui perturberait le fonctionnement du dispositif en augmentant son courant de fuite. Selon l'état de la technique, la prise de contact s'effectue par évaporation d'une couche de métal qui « enterre » le bout des CNT ou des nanofils, réalisant ainsi un contact direct entre la partie terminale ou extrémité du filament et la deuxième électrode.
Les matériaux respectivement du filament 15 et de la nanoparticule 18 sont choisi de sorte que le contact entre l'extrémité 17 du filament 15 et ladite nanoparticule 18 soit de type redresseur, afin qu'il existe une barrière d'énergie pour le passage de porteurs entre le filament 15 et la particule 18.
Ainsi, une jonction asymétrique est réalisée entre les deux électrodes. La variante horizontale du procédé est facile à intégrer selon les technologies microélectroniques actuelles qui sont toutes de type planaire. 2 9966 81 25 Avantageusement, pour la réalisation de composants optoélectroniques, les filaments semiconducteurs, intrinsèquement photoconducteurs, sont agencés de manière à pouvoir recevoir un rayonnement lumineux. 5 Un exemple d'une deuxième variante du procédé de fabrication d'un dispositif électronique ou optoélectronique à base de nanostructures en filaments selon l'invention en utilisant une électrode à base d'aluminium est décrit ci-après et illustré grâce aux figures 12a à 12e qui en montrent les principales étapes. Cette variante est dénommée variante verticale. 10 Selon une première étape illustrée en figure 11a on réalise le dépôt d'une couche d'aluminium 110 sur un substrat isolant 14. Typiquement la couche a une épaisseur comprise entre quelques centaines de nm et 2 ilm. Comme illustré en figure 12b, on réalise la première électrode 9 en transformant une partie 11 de la première électrode 9 en un réseau de pores 15 12 sensiblement alignés, l'autre partie 10 de l'électrode étant conservée. Avantageusement, on utilise un procédé d'oxydation anodique connu (FR 2888041 - U52009-0035908). Selon la deuxième variante verticale les pores 12 sont réalisés de manière à être orientés sensiblement perpendiculairement au plan du substrat 14. 20 Comme illustré en figure 12c on dépose des éléments catalytiques à l'intérieur desdits pores par un procédé électrochimique. Dans un pore, ces éléments catalytiques sont composés d'au moins une nanoparticule 18 comprenant un matériau métallique tel que du Nickel ou du Cobalt. Comme illustré en figure 12d on réalise une croissance des filaments par une 25 technique de dépôt chimique en phase vapeur (CVD pour « Chemical Vapor Deposition » en anglais) à partir des éléments catalytiques. Les filaments comprennent une racine 16 dans un pore 12 en contact électrique avec la première partie 10 de la première électrode 9 et une extrémité 17 en contact électrique avec une nanoparticule 18, qui est présente à l'extrémité du 30 filament pendant la phase de croissance et qui correspond à la partie restante de l'élément catalytique ayant initié la croissance. Du fait de l'orientation des pores, la croissance des nanotubes s'effectue globalement perpendiculairement au plan du substrat : les filaments se dressent perpendiculairement au substrat.
Le temps de croissance est optimisé pour éviter une perte de directivité de la croissance des filaments une fois sortis des pores. Avantageusement, la longueur de la partie émergente des filaments en sortie de pore est comprise entre quelques centaines de nm et 2 pm.
L'étape de réalisation de la deuxième électrode est illustrée figure 12e et comprend le report d'un film métallique 20 sur les nanoparticules 18 en contact avec les extrémités des filaments. Le report est tel qu'il assure un contact électrique entre la nanoparticule 18 et le film métallique 20 en évitant tout contact électrique direct entre le filament 15 et le film métallique 20. Par exemple le film métallique est reporté en étant disposé sur deux supports isolants 120, 121 situés de part et d'autre des filaments. Les matériaux respectivement du filament 15 et de la nanoparticule 18 sont choisi de sorte que le contact entre l'extrémité 17 du filament 15 et ladite 15 nanoparticule 18 soit de type redresseur, afin qu'il existe une barrière d'énergie pour le passage de porteurs entre le filament 15 et la particule 18. Ainsi, une jonction asymétrique est réalisée entre les deux électrodes. Avantageusement, pour la réalisation de composants optoélectroniques, le 20 film métallique est transparent, de manière à ce que les filaments semiconducteurs et photoconducteurs puissent recevoir un rayonnement lumineux. Avantageusement, le film métallique comprend au moins une couche mince de graphène.
25 Un avantage du procédé vertical consiste en une grande dimension de la surface active, adaptée pour des applications photovoltaïques. De manière classique, on procède ensuite à une métallisation d'une petite partie du film métallique pour pouvoir prendre des contacts, de manière à pouvoir appliquer une tension électrique aux bornes des électrodes, tel 30 qu'illustré figure 13. La structure innovante des électrodes et des filaments, combinée au contrôle des propriétés et de la densité des filaments ainsi qu'au contrôle du contact redresseur entre le filament et la nanoparticule grâce au procédé selon l'invention permet de réaliser, de manière reproductible, des composants électroniques et optoélectroniques tels que représentés figures 1 et 2. Selon un mode de réalisation, les filaments sont des nanotubes de carbone 5 semiconducteurs et les nanoparticules métalliques sont en Nickel ou en Cobalt. Selon un autre mode de réalisation, les filaments sont des nanofils en Silicium ou en Germanium, les nanoparticules métalliques sont en Or, Nickel ou Cuivre.
10 Selon une variante optionnelle du procédé selon l'invention, une étape de décoration des filaments est réalisée postérieurement à l'étape de croissance. Cette étape consiste à fixer des particules métalliques sur des défauts et aux extrémités 17 des filaments 15. Des particules métalliques 48 15 fixées aux extrémités sont alors en contact électrique avec l'extrémité 17 du filament d'une part et avec la deuxième électrode 13 d'autre part, à la place de la particule métallique 18 issue du catalyseur. Préférentiellement l'étape de décoration s'effectue par électro-dépôt. Un avantage de l'étape de décoration consiste en l'établissement d'un 20 passage de charge électriques entre des extrémités de filaments et la deuxième électrode via les particules 48, pour des extrémités qui n'étaient pas initialement en contact avec l'électrode via la particule 18, par exemple du fait d'un filament trop court. En outre, on peut choisir le métal de décoration parmi une plus grande 25 variété de métaux que ceux aptes à réaliser une fonction de catalyseur. Ainsi, on peut faire varier la valeur du travail de sortie du métal des particules réalisant le contact redresseur. De plus, le métal de « décoration » étant intégré dans le dispositif après avoir réalisé la croissance des filaments, la phase de croissance et la phase de 30 métallisation sont découplées.
Claims (17)
- REVENDICATIONS1. Dispositif électronique comprenant : - une première électrode (9) comprenant une première partie (10) comprenant un matériau métallique et une deuxième partie poreuse (11) 5 comprenant un réseau de pores (12) sensiblement alignés, ladite première électrode (9) étant déposée sur un substrat en matériau isolant (14), - une deuxième électrode (13) comprenant un matériau métallique, - une pluralité de filaments (15) semi-conducteurs, un filament (15) comprenant une racine (16) et une extrémité (17), 10 * ladite racine (16) étant disposée dans un pore (12) et en contact électrique avec ladite première partie (10), * ladite extrémité (17) d'un filament (15) étant montée en contact électrique avec au moins une nanoparticule (18,48) comprenant un matériau métallique, 15 * ladite nanoparticule (18,48) étant montée en contact électrique avec ladite deuxième électrode (13), - le contact électrique entre ladite extrémité (17) du filament (15) et ladite nanoparticule (18,48) étant de type redresseur afin qu'il existe une barrière d'énergie pour le passage de porteurs entre ledit filament (15) et ladite au 20 moins une particule (18), - ledit filament (15) étant sans contact électrique direct avec ladite deuxième électrode (13).
- 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ladite première partie de 25 ladite première électrode comprend de l'aluminium et ladite deuxième partie de ladite première électrode comprend de l'alumine poreuse.
- 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel lesdits pores sont orientés sensiblement parallèlement au plan du substrat et ladite 30 deuxième électrode (13) est également déposée sur ledit substrat (14).
- 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel lesdits pores sont orientés sensiblement verticalement au plan du substrat et ladite deuxième électrode (13) comprend un film métallique (20) reporté sur lesdits filaments (15).
- 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel le métal 5 de ladite au moins une nanoparticule métallique (18) a un travail de sortie supérieur à 5 eV.
- 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel le métal de ladite au moins une nanoparticule métallique (18) comprend du nickel. 10
- 7. Dispositif selon l'une des revendications précédente comprenant en outre une pluralité de particules métalliques fixées sur la paroi et sur ladite extrémité (17) desdits filaments (15), de sorte qu'au moins une desdites particules (48) fixées à ladite extrémité (17) réalise ledit contact électrique de 15 type redresseur.
- 8. Diode de type Schottky comprenant un dispositif selon l'une des revendications précédentes et des moyens adaptés pour appliquer une différence de potentiel entre ladite première partie de ladite première 20 électrode et ladite deuxième électrode.
- 9. Dispositif optoélectronique selon l'une des revendications précédentes dans lequel lesdits filaments sont agencés de manière à pouvoir recevoir un rayonnement lumineux. 25
- 10. Ensemble optoélectronique comprenant au moins une photodiode et/ou une photopile et/ou un photodétecteur et/ ou un photocommutateur intégrant au moins un dispositif optoélectronique selon la revendication 9.
- 11. Détecteur de particules comprenant un scintillateur et un dispositif optoélectronique selon la revendication 9.
- 12. Procédé de fabrication d'un dispositif électronique comprenant : -la réalisation d'une première électrode (9) déposée sur un substrat en 35 matériau isolant (14), comprenant une première partie (10) comprenant un matériau métallique et une deuxième partie poreuse (11) comprenant un réseau de pores (12) sensiblement alignés, -la réalisation d'une deuxième électrode (13) comprenant un matériau métallique, - la réalisation d'une pluralité de filaments (15) semi-conducteurs comprenant : * une étape de dépôt d'éléments catalytiques à l'intérieur desdits pores, lesdits éléments comprenant au moins une nanoparticule (18) comprenant un matériau métallique, * puis une étape de croissance en phase vapeur desdits filaments à partir desdits éléments catalytiques, un filament (15) comprenant une racine (16) disposée dans un pore (12) et en contact électrique avec ladite première partie (10), et une extrémité (17) en contact électrique avec ladite nanoparticule (18), * la croissance étant réalisée jusqu'à ce que ladite nanoparticule (18) soit en contact électrique avec ladite deuxième électrode (13), en évitant tout contact électrique direct entre ledit filament (15) et ladite deuxième électrode (13), * le contact entre ladite extrémité (17) du filament (15) et ladite 20 nanoparticule (18) étant de type redresseur afin qu'il existe une barrière d'énergie pour le passage de porteurs entre ledit filament (15) et ladite au moins une nanoparticule (18).
- 13. Procédé selon la revendication 12 dans lequel ladite première électrode 25 (9) est réalisée à partir d'une couche d'aluminium dans laquelle ladite deuxième partie poreuse (11) est réalisée par un procédé d'oxydation anodique de l'aluminium.
- 14. Procédé selon les revendications 12 ou 13 dans lequel ladite deuxième 30 électrode (13) est réalisée préalablement à ladite étape de croissance et sur le même substrat (14), ladite deuxième électrode (13) présentant une face sensiblement verticale en regard d'une face sensiblement verticale de ladite première électrode comprenant lesdits pores (12), et dans lequel la réalisation desdits pores de ladite première électrode s'effectue de manière à 35 obtenir des pores orientés sensiblement parallèlement au plan dudit substrat(14), ladite croissance s'effectuant de sorte que des filaments s'étendent sensiblement parallèlement audit substrat (14) sur une longueur suffisante afin d'atteindre ladite face en regard. 5
- 15. Procédé selon les revendications 12 ou 13 dans lequel la réalisation desdits pores de ladite première électrode s'effectue de manière à obtenir des pores orientés sensiblement perpendiculairement au plan dudit substrat, ladite croissance s'effectuant de sorte que lesdits filaments se dressent verticalement, et dans lequel la réalisation de ladite deuxième électrode (13) 10 comprend le report d'un film métallique (20) sur lesdites nanoparticules (18).
- 16. Procédé selon la revendication 15 dans lequel le film métallique comprend une couche mince de graphène. 15
- 17. Procédé selon l'une des revendications 12 à 16 comprenant en outre une étape de décoration desdits filaments réalisée postérieurement à l'étape de croissance, dans laquelle des particules métalliques sont fixées sur des défauts et aux extrémités (17) desdits filaments (15), de sorte qu'au moins une desdites particules (48) fixées à ladite extrémité (17) réalise ledit contact électrique de type redresseur.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1259485A FR2996681B1 (fr) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Dispositif electronique comprenant des nanostructures en filaments et procede de fabrication de tels dispositifs |
| PCT/EP2013/070041 WO2014053386A1 (fr) | 2012-10-05 | 2013-09-26 | Dispositif electronique comprenant des nanostructures en filaments et procede de fabrication de tels dispositifs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1259485A FR2996681B1 (fr) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Dispositif electronique comprenant des nanostructures en filaments et procede de fabrication de tels dispositifs |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2996681A1 true FR2996681A1 (fr) | 2014-04-11 |
| FR2996681B1 FR2996681B1 (fr) | 2014-11-28 |
Family
ID=47666233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1259485A Expired - Fee Related FR2996681B1 (fr) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Dispositif electronique comprenant des nanostructures en filaments et procede de fabrication de tels dispositifs |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2996681B1 (fr) |
| WO (1) | WO2014053386A1 (fr) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170309766A1 (en) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | Novasolix, Inc. | Solar antenna array fabrication |
| US20180026149A1 (en) * | 2016-04-20 | 2018-01-25 | Novasolix, Inc. | Solar antenna array fabrication |
| EP3289612A4 (fr) * | 2015-05-01 | 2018-11-14 | Novasolix, Inc. | Réseau d'antennes solaires et sa fabrication et ses utilisations |
| US11114633B2 (en) | 2016-04-20 | 2021-09-07 | Novasolix, Inc. | Solar antenna array fabrication |
| US11824264B2 (en) | 2016-04-20 | 2023-11-21 | Novasolix, Inc. | Solar antenna array fabrication |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090035908A1 (en) * | 2006-02-07 | 2009-02-05 | Ecole Polytechnique | Process for fabricating a nanowire-based vertical transistor structure |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2888041B1 (fr) | 2005-06-30 | 2008-02-22 | Centre Nat Rech Scient | Plaque active d'ecran plat |
-
2012
- 2012-10-05 FR FR1259485A patent/FR2996681B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-09-26 WO PCT/EP2013/070041 patent/WO2014053386A1/fr active Application Filing
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090035908A1 (en) * | 2006-02-07 | 2009-02-05 | Ecole Polytechnique | Process for fabricating a nanowire-based vertical transistor structure |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| BAXTER JASON ET AL: "Nanowire-based dye-sensitized solar cells", APPLIED PHYSICS LETTERS, AIP, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, MELVILLE, NY, US, vol. 86, no. 5, 28 January 2005 (2005-01-28), pages 53114 - 053114, XP012066227, ISSN: 0003-6951, DOI: 10.1063/1.1861510 * |
| CHANGXIN CHEN ET AL: "Nanowelded Carbon-Nanotube-Based Solar Microcells", SMALL, vol. 4, no. 9, 14 August 2008 (2008-08-14), pages 1313 - 1318, XP055065640, ISSN: 1613-6810, DOI: 10.1002/smll.200701309 * |
| LAW M ET AL: "Nanowire dye-sensitized solar cells", NATURE MATERIALS, NATURE PUBLISHING GROUP, LONDON, GB, vol. 4, no. 6, 15 May 2005 (2005-05-15), pages 455 - 459, XP008080738, ISSN: 1476-4660, DOI: 10.1038/NMAT1387 * |
| LIU JI ET AL: "Visible light detection using single-walled carbon nanotube film and gold nanoparticles or nanorods", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. NEW YORK, US, vol. 107, no. 9, 6 May 2010 (2010-05-06), pages 94311 - 94311, XP012134114, ISSN: 0021-8979, DOI: 10.1063/1.3418440 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3289612A4 (fr) * | 2015-05-01 | 2018-11-14 | Novasolix, Inc. | Réseau d'antennes solaires et sa fabrication et ses utilisations |
| CN110212095A (zh) * | 2015-05-01 | 2019-09-06 | 诺瓦瑟雷克斯有限公司 | 太阳能天线阵列及其制作与应用 |
| CN110212095B (zh) * | 2015-05-01 | 2023-10-17 | 诺瓦瑟雷克斯有限公司 | 太阳能天线阵列及其制作与应用 |
| US20170309766A1 (en) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | Novasolix, Inc. | Solar antenna array fabrication |
| US20180026149A1 (en) * | 2016-04-20 | 2018-01-25 | Novasolix, Inc. | Solar antenna array fabrication |
| US10580920B2 (en) * | 2016-04-20 | 2020-03-03 | Novasolix, Inc. | Solar antenna array fabrication |
| US10622503B2 (en) * | 2016-04-20 | 2020-04-14 | Novasolix, Inc. | Solar antenna array fabrication |
| US11114633B2 (en) | 2016-04-20 | 2021-09-07 | Novasolix, Inc. | Solar antenna array fabrication |
| US11653509B2 (en) | 2016-04-20 | 2023-05-16 | Novasolix, Inc. | Solar antenna array fabrication |
| US11824264B2 (en) | 2016-04-20 | 2023-11-21 | Novasolix, Inc. | Solar antenna array fabrication |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2996681B1 (fr) | 2014-11-28 |
| WO2014053386A1 (fr) | 2014-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6602751B2 (ja) | マイクロストラクチャ向上型吸収感光装置 | |
| EP2715808B1 (fr) | Structure semiconductrice destinée à émettre de la lumière et procédé de fabrication d'une telle structure | |
| EP2901496B1 (fr) | Composant photovoltaique a fort rendement de conversion | |
| FR2923651A1 (fr) | Procede de realisation d'une jonction pn dans un nanofil, et d'un nanofil avec au moins une jonction pn. | |
| FR2984599A1 (fr) | Procede de fabrication d'un micro- ou nano- fil semiconducteur, structure semiconductrice comportant un tel micro- ou nano- fil et procede de fabrication d'une structure semiconductrice | |
| TWI430465B (zh) | 利用高縱橫比之奈米結構以增強效率的太陽電池裝置 | |
| WO2014053386A1 (fr) | Dispositif electronique comprenant des nanostructures en filaments et procede de fabrication de tels dispositifs | |
| EP2621853A1 (fr) | Sources et capteurs de lumière comprenant au moins une microcavité a mode de tamm plasmonique localisé | |
| CN114373825A (zh) | 基于二维材料的异质结器件及包含其的光电探测器和方法 | |
| FR3015113A1 (fr) | Element de detection quantique a faible bruit et procede de fabrication d'un tel element de photodetection | |
| EP2865017B1 (fr) | Structure semiconductrice comportant une zone absorbante placée dans une cavité focalisante | |
| US11309444B1 (en) | Microstructure enhanced absorption photosensitive devices | |
| EP2697833A2 (fr) | Hétérostructure semi-conductrice et cellule photovoltaique comprenant une telle hétérostructure. | |
| Rajabi et al. | Current improvement of porous silicon photovoltaic devices by using double layer porous silicon structure: applicable in porous silicon solar cells | |
| FR2719417A1 (fr) | Composant à hétérostructure semi-conductrice, commande par la lumière pour la génération d'oscillations hyperfréquences. | |
| FR2780203A1 (fr) | Detecteur a puits quantique avec couche de stockage des electrons photoexcites | |
| EP2592663B1 (fr) | Dispositif émetteur de lumière à transistors de type p et de type n tête-bêche, et procédé de fabrication | |
| Kang et al. | Diameter dependence of the UV light detecting performance of InGaN/GaN nanorods array photodetector | |
| US20220246775A1 (en) | Microstructure enhanced absorption photosensitive devices | |
| EP4237907A1 (fr) | Dispositif de génération de photons uniques et de paires de photons intriqués | |
| Nguetchuissi | 2D materials, colloidal nanocrystals and mixed dimensional heterostructures for nanoelectronics and optoelectronics in high doping regime | |
| Behaghel | Fabrication and investigation of III-V quantum structured solar cells with Fabry-Pérot cavity and nanophotonics in order to explore high-efficiency photovoltaic concepts: towards an intermediate band assisted hot carrier solar cell | |
| EP2948988B1 (fr) | Structure semiconductrice et procede de fabrication d'une structure semiconductrice | |
| FR3105880A1 (fr) | Diode comportant au moins deux couches de passivation, en particulier formées de diélectrique, localement superposées pour optimiser la passivation | |
| Zulkifli | ’Adnin A., Park, K |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20160630 |