FR3123495A1

FR3123495A1 - Process for manufacturing an interdigital nanowire capacitor in a nanoporous membrane.

Info

Publication number: FR3123495A1
Application number: FR2105398A
Authority: FR
Inventors: Wade TRAVIS
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Ecole Polytechnique; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Ecole Polytechnique; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2022-12-02
Also published as: WO2022248567A1

Abstract

L’invention concerne la conception d’un condensateur à nanofils inter-digités 3D. Les nanofils sont électrodéposés dans une membrane conventionnelle. L'électrodéposition est réalisée en utilisant un masque qui est également une membrane. La superposition des deux membranes permet la croissance de nanofils dans chaque canal constitué par liaison d’un pore de la membrane objet avec un pore de la membrane masque. Par le hasard, seul une partie des pores de la membrane objet forme des canaux avec des pores de la membrane masque. L'électrodéposition est arrêtée avant que les nanofils ne remplissent la membrane objet. Le masque est ensuite retiré. Un film d’or est ensuite pulvérisé sur la face, qui était libre, de la membrane objet. Une seconde électrodéposition est effectuée dans les pores qui étaient auparavant bloqués par le masque. Là encore, le dépôt est arrêté avant que les nanofils ne remplissent les pores. Un film d’or est enfin pulvérisé sur le côté qui était en contact avec le masque. Figure pour l’abrégé : Fig. 5The invention relates to the design of a 3D interdigital nanowire capacitor. The nanowires are electrodeposited in a conventional membrane. The electrodeposition is carried out using a mask which is also a membrane. The superposition of the two membranes allows the growth of nanowires in each channel formed by linking a pore of the object membrane with a pore of the mask membrane. By chance, only part of the object membrane pores form channels with mask membrane pores. Electrodeposition is stopped before the nanowires fill the object membrane. The mask is then removed. A gold film is then sprayed on the face, which was free, of the object membrane. A second electrodeposition is performed in the pores that were previously blocked by the mask. Here again, the deposition is stopped before the nanowires fill the pores. A gold film is finally sprayed on the side that was in contact with the mask. Figure for abstract: Fig. 5

Description

Process for manufacturing an interdigital nanowire capacitor in a nanoporous membrane.

La présente invention concerne la fabrication d’un condensateur à nanofils inter-digités 3D à partir d’une membrane nanoporeuse.The present invention relates to the fabrication of a 3D inter-digital nanowire capacitor from a nanoporous membrane.

Un condensateur est un composant passif qui comprend deux électrodes planes séparées par une couche isolante.A capacitor is a passive component that includes two flat electrodes separated by an insulating layer.

Dans un condensateur à nanofils inter-digités 3D, la couche isolante est une membrane nanoporeuse. Des premiers nanofils connectés à une première électrode sont insérés dans la membrane sans jamais toucher la seconde électrode. Des seconds nanofils connectés à la seconde électrode sont également insérés dans la membrane en parallèle des premiers nanofils et sans jamais toucher la première électrode.In a 3D interdigital nanowire capacitor, the insulating layer is a nanoporous membrane. First nanowires connected to a first electrode are inserted into the membrane without ever touching the second electrode. Second nanowires connected to the second electrode are also inserted into the membrane in parallel with the first nanowires and without ever touching the first electrode.

Il existe trois types de condensateurs disponibles dans le commerce :There are three types of capacitors commercially available:

1- Condensateurs électrostatiques ou tout solide (SSC),1- Electrostatic or all-solid capacitors (SSC),

2- Condensateurs électrolytiques,2- Electrolytic capacitors,

3- Condensateurs électrochimiques.3- Electrochemical capacitors.

Les types 2 et 3 peuvent avoir de grandes capacités mais utilisent un électrolyte liquide ou une pâte pour séparer les électrodes, de sorte que les applications sont limitées à 2-3 V et aux basses fréquences. De plus, les problèmes de fuite raccourcissent la durée de vie du condensateur. Des courants d'ondulation résultent du chauffage de l'électrolyte liquide. Les changements de température affectent leurs performances et les applications sous vide sont difficiles. Enfin, ils sont difficiles à miniaturiser. Les condensateurs sont les plus gros composants des circuits électroniques, ils sont donc souvent une limite à la miniaturisation. Des techniques de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) existent pour les condensateurs à nanofils, mais elles sont limitées aux petites zones et aux nanofils courts de dimension inférieure à 10 µm.Types 2 and 3 can have large capacities but use a liquid electrolyte or paste to separate the electrodes, so applications are limited to 2-3 V and low frequencies. In addition, leakage problems shorten the life of the capacitor. Ripple currents result from the heating of the liquid electrolyte. Temperature changes affect their performance and vacuum applications are difficult. Finally, they are difficult to miniaturize. Capacitors are the largest components in electronic circuits, so they are often a limit to miniaturization. Chemical vapor deposition (CVD) techniques exist for nanowire capacitors, but they are limited to small areas and short nanowires with dimension less than 10 µm.

Il existe actuellement deux techniques de réalisation de condensateurs à nanofils. Il s’agit de l'irradiation suivie d'une croissance de nanofils sur un côté d'une membrane puis une seconde irradiation suivie d'une seconde étape de croissance de nanofils. Elle prend du temps et conduit souvent à des courts-circuits et se limite aux membranes polymères. La seconde technique consiste à anodiser un côté d'une feuille d'aluminium et à faire croître des nanofils, puis à anodiser l'autre côté de la feuille et à faire croître des nanofils et prend également du temps et conduit à des courts-circuits.There are currently two techniques for producing nanowire capacitors. This involves irradiation followed by growth of nanowires on one side of a membrane, then a second irradiation followed by a second step of nanowire growth. It takes time and often leads to short circuits and is limited to polymer membranes. The second technique is to anodize one side of an aluminum foil and grow nanowires, then anodize the other side of the foil and grow nanowires and also takes time and leads to short circuits .

On connait le document Han et al. Sci. Adv. “Dielectric capacitors with three dimensional nanoscale interdigital for energy storage” 23 Octoder 2015, décrivant la fabrication d’un condensateur à nanotubes par des dépôts chimiques en phase vapeur (CVD). Cette technique de fabrication de condensateurs à nanofils interdigités est difficile à mettre en œuvre. L'anodisation en deux étapes suivie d'une gravure chimique peut créer un gabarit en oxyde d'aluminium anodique (AAO) pour la croissance de nanotubes de carbone interdigités (CNT). Cependant, la gravure chimique limite le gabarit AAO à environ 10 µm et seuls les nanotubes de carbone obtenus par CVD peuvent être utilisés.We know the document Han et al. Science. Adv. “Dielectric capacitors with three dimensional nanoscale interdigital for energy storage” 23 Octoder 2015, describing the fabrication of a nanotube capacitor by chemical vapor deposition (CVD). This technique for manufacturing capacitors with interdigital nanowires is difficult to implement. Two-step anodization followed by chemical etching can create an anodic aluminum oxide (AAO) template for growing interdigital carbon nanotubes (CNTs). However, chemical etching limits the AAO template to around 10 µm and only carbon nanotubes obtained by CVD can be used.

La présente invention a pour objet un nouveau procédé de fabrication simple et rapide de condensateur à nanofils.The subject of the present invention is a new process for the simple and rapid manufacture of nanowire capacitors.

Un autre objet de l’invention est la fabrication d’un condensateur à nanofils ayant une capacité supérieure à celle proposée par des condensateurs de l’art antérieur.Another object of the invention is the manufacture of a nanowire capacitor having a capacitance greater than that offered by capacitors of the prior art.

Un autre objet de l’invention est la fabrication d’un condensateur à nanofils peu onéreux, ayant une durée de vie supérieure à celle proposée par des condensateurs de l’art antérieur et apte à fonctionner à haute tension et hautes fréquences.Another object of the invention is the manufacture of an inexpensive nanowire capacitor, having a lifetime greater than that offered by capacitors of the prior art and able to operate at high voltage and high frequencies.

On atteint au moins l’un des objectifs précités avec un procédé de fabrication d’un condensateur à nanofils inter-digités 3D à partir d’une première membrane nanoporeuse dite membrane objet, comprenant une face A, une face B et des pores traversant l’épaisseur de la membrane entre les deux faces A et B ; le procédé comprenant les étapes suivantes :At least one of the aforementioned objectives is achieved with a method for manufacturing a capacitor with 3D inter-digital nanowires from a first nanoporous membrane called an object membrane, comprising a face A, a face B and pores passing through the thickness of the membrane between the two faces A and B; the method comprising the following steps:

- considération d’une deuxième membrane nanoporeuse dite membrane masque, comprenant une face C, une face D et des pores traversant l’épaisseur de la membrane entre les deux faces C et D,- consideration of a second nanoporous membrane called a mask membrane, comprising a face C, a face D and pores crossing the thickness of the membrane between the two faces C and D,

- réalisation d’une couche de métal sur la face C de la membrane masque, cette couche étant destinée à servir d’électrode,- production of a layer of metal on face C of the mask membrane, this layer being intended to serve as an electrode,

- disposition de la face A de la membrane objet sur la face D de la membrane masque de sorte qu’uniquement une première partie des pores de la membrane objet communiquent respectivement avec une première partie des pores de la membrane masque,- arrangement of face A of the object membrane on face D of the mask membrane so that only a first part of the pores of the object membrane communicate respectively with a first part of the pores of the mask membrane,

- réalisation d’un premier dépôt électrochimique de nanofils, ces nanofils croissant depuis l’intérieur de la couche de métal de la face C, à travers la membrane masque puis à travers la membrane objet,- realization of a first electrochemical deposition of nanowires, these nanowires growing from inside the metal layer of face C, through the mask membrane then through the object membrane,

- arrêt du dépôt électrochimique des nanofils croissant à l’intérieur de la membrane objet avant que ces nanofils n’atteignent la face B de la membrane objet,- stopping of the electrochemical deposition of nanowires growing inside the object membrane before these nanowires reach the B face of the object membrane,

- séparation des deux membranes,- separation of the two membranes,

- réalisation d’une couche de métal sur la face B de la membrane objet, cette couche étant destinée à servir d’électrode,- production of a layer of metal on face B of the object membrane, this layer being intended to serve as an electrode,

- réalisation d’un deuxième dépôt électrochimique de nanofils, ces nanofils croissant depuis l’intérieur de la couche de métal de la face B, à travers une deuxième partie de pores libres de la membrane objet,- production of a second electrochemical deposition of nanowires, these nanowires growing from inside the metal layer of face B, through a second part of free pores of the object membrane,

- arrêt du dépôt électrochimique des nanofils croissant à l’intérieur de la membrane objet avant que ces nanofils n’atteignent la face A de la membrane objet,- stopping the electrochemical deposition of nanowires growing inside the object membrane before these nanowires reach face A of the object membrane,

- réalisation d’une couche de métal sur la face A de la membrane objet, cette couche étant destinée à servir d’électrode.- production of a layer of metal on face A of the object membrane, this layer being intended to serve as an electrode.

Le condensateur constitué selon l’invention est la membrane objet intégrant des nanofils interdigités et des électrodes sur les faces A et B.The capacitor constituted according to the invention is the object membrane integrating interdigital nanowires and electrodes on the faces A and B.

Avec le procédé selon l’invention, on peut utiliser des membranes nanoporeuses du commerce, ce qui facilite grandement la fabrication. Il n’est pas nécessaire de concevoir une membrane spécifique comme dans l’art antérieur avec un coût élevé et une durée de conception non négligeable. En effet, certaines membranes de l’art antérieur nécessitent l’utilisation d’une salle blanche ou d’une chambre à vide.With the method according to the invention, it is possible to use commercial nanoporous membranes, which greatly facilitates the manufacture. It is not necessary to design a specific membrane as in the prior art with a high cost and a significant design time. Indeed, some membranes of the prior art require the use of a clean room or a vacuum chamber.

De plus, une membrane de commerce permet la conception de condensateur de grande taille, notamment une grande surface des électrodes.In addition, a commercial membrane allows the design of capacitors of large size, in particular a large surface area of the electrodes.

La présente invention présente aussi l’avantage de pouvoir réaliser des nanofils longs car les membranes de commerce peuvent avoir une épaisseur de 100 µm.The present invention also has the advantage of being able to produce long nanowires because commercial membranes can have a thickness of 100 μm.

Dans chaque membrane objet ou masque, les pores sont par exemple des canaux sensiblement parallèles, isolés les uns des autres et s’ouvrent sur les faces planes opposées.In each object membrane or mask, the pores are for example substantially parallel channels, isolated from each other and open on the opposite flat faces.

La couche de métal est de préférence réalisée par pulvérisation et recouvre l’ensemble de la face pour ne pas laisser des pores libres.The metal layer is preferably produced by spraying and covers the entire face so as not to leave any open pores.

Lors de la disposition de la face A de la membrane objet sur la face D de la membrane masque, idéalement, la membrane objet est disposée sur la membrane masque, mais d’autres configurations peuvent être envisagées comme une membrane objet disposée en dessous de la membrane masque ou encore les deux membranes disposées côte à côte selon un axe horizontal. Ces différentes configurations sont réalisées en ayant toujours la face A au contact de la face D. L’électrodéposition est ensuite réalisée dans la configuration choisie. Les deux faces A et D en contact ne comprennent bien évidemment aucune couche de métal. Les membranes peuvent être identique ou pas, mais tous les pores de la membrane objet ne doivent pas communiquer avec des pores de la membrane masque. Par « communiquer », on entend un canal constitué par la connexion d’un pore de la membrane objet avec un pore de la membrane masque de sorte qu’un matériau peut être électrodéposé dans le canal.When arranging face A of the object membrane on face D of the mask membrane, ideally, the object membrane is placed on the mask membrane, but other configurations can be envisaged such as an object membrane placed below the mask membrane or the two membranes arranged side by side along a horizontal axis. These different configurations are made by always having face A in contact with face D. Electrodeposition is then carried out in the chosen configuration. The two faces A and D in contact obviously do not include any layer of metal. The membranes can be identical or not, but all the pores of the object membrane must not communicate with pores of the mask membrane. By "communicating", we mean a channel formed by the connection of a pore of the object membrane with a pore of the mask membrane so that a material can be electrodeposited in the channel.

Avec la présente invention, le condensateur créé présente une capacité telle que :With the present invention, the capacitor created has a capacitance such that:

C_T= ε_oε_rA/d + C_M C _T = ε _o ε _r A/d + C _M

C_Test la capacité totale (en Farads),C _T is the total capacitance (in Farads),

ε_oest la permittivité du vide (8,85 e^-12F / m),ε _o is the vacuum permittivity (8.85 e ^-12 F/m),

ε_rest la permittivité relative du séparateur d'électrodes,ε _r is the relative permittivity of the electrode separator,

A est la surface des électrodes,A is the area of the electrodes,

d est la distance entre les électrodes, etd is the distance between the electrodes, and

C_Mest une magnétocapacité des nanofils.C _M is a magnetocapacitance of the nanowires.

Les nanofils inter-digités en 3D dans une membrane selon l’invention maximisent la surface (A) et minimisent la séparation des électrodes (d). L'autre variable est la permittivité relative du séparateur (ε_r). C'est le matériau de la membrane objet. Ainsi, la présente invention impacte toutes les variables d'un condensateur et ajoute une variable sous la forme de la magnétocapacité (C_M) des nanofils en parallèle avec la capacité normale.The 3D interdigitated nanowires in a membrane according to the invention maximize surface area (A) and minimize electrode separation (d). The other variable is the relative permittivity of the separator (ε _r ). It is the material of the object membrane. Thus, the present invention impacts all the variables of a capacitor and adds a variable in the form of the magnetocapacitance (C _M ) of the nanowires in parallel with the normal capacitance.

Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, le dépôt électrochimique peut être réalisé en phase aqueuse.According to an advantageous characteristic of the invention, the electrochemical deposition can be carried out in aqueous phase.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les nanofils sont déposés à partir d’un ou une combinaison des matériaux suivants : cobalt, fer et nickel. Il s’agit de matériaux ferromagnétiques. Le couplage entre nanofils à base de matériau ferromagnétique tel que le cobalt augmente la permittivité relative ε_r.According to an advantageous embodiment of the invention, the nanowires are deposited from one or a combination of the following materials: cobalt, iron and nickel. These are ferromagnetic materials. The coupling between nanowires based on ferromagnetic material such as cobalt increases the relative permittivity ε _r .

En outre, l’utilisation de matériau ferromagnétique permet d’améliorer la magnétocapacité du fait du mouvement des parois magnétiques ou parois de domaine présentes dans un tel matériau. Une paroi magnétique est une zone de transition entre deux domaines d'aimantation différentes dans un matériau ferromagnétique.In addition, the use of ferromagnetic material makes it possible to improve the magnetocapacitance due to the movement of the magnetic walls or domain walls present in such a material. A magnetic wall is a transition zone between two different magnetization domains in a ferromagnetic material.

Les nanofils peuvent également être déposés à partir d’un ou une combinaison des matériaux suivants : cuivre, chrome, or, argent et zinc.Nanowires can also be deposited from one or a combination of the following materials: copper, chromium, gold, silver and zinc.

Les nanofils peuvent également être déposés à partir d’un ou une combinaison des matériaux suivants : multicouches de cobalt et cuivre. Il s’agit de matériaux procurant une magnétorésistance géante.Nanowires can also be deposited from one or a combination of the following materials: cobalt and copper multilayers. These are materials that provide giant magnetoresistance.

Les nanofils peuvent également être déposés à partir d’un ou une combinaison des matériaux suivants : nanoparticules magnétiques et composites à matrice métallique.Nanowires can also be deposited from one or a combination of the following materials: magnetic nanoparticles and metal matrix composites.

Les nanofils peuvent également être déposés à partir d’un ou une combinaison des matériaux suivants : Bismuth, sélénium, Tellure et l’antimoine, Bi₂Te₃et Sb₂Te₃.The nanowires can also be deposited from one or a combination of the following materials: bismuth, selenium, tellurium and antimony, Bi ₂ Te ₃ and Sb ₂ Te ₃ .

Les nanofils peuvent également être déposés à partir d’un ou une combinaison des matériaux suivants : plomb et étain. Ces matériaux peuvent être utilisés pour la conception de condensateur supraconducteurs.Nanowires can also be deposited from one or a combination of the following materials: lead and tin. These materials can be used for the design of superconducting capacitors.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le deuxième dépôt électrochimique de nanofils peut être réalisé avec le même matériau ou un matériau différent que le premier dépôt électrochimique. Par même matériau on entend un matériau unique ou une combinaison de matériaux. Il peut ainsi être intéressant d’avoir des nanofils à base de cobalt reliés à la face A de la membrane objet et des nanofils à base de nickel ou fer reliés à la face B de la membrane objet.According to an advantageous embodiment of the invention, the second electrochemical deposition of nanowires can be carried out with the same material or a different material as the first electrochemical deposition. By same material is meant a single material or a combination of materials. It may thus be interesting to have cobalt-based nanowires connected to face A of the object membrane and nickel- or iron-based nanowires connected to face B of the object membrane.

Selon un mode de mise en œuvre avantageux de l’invention, les membranes objet et masque peuvent être identiques, et lors de la disposition de la face A de la membrane objet sur la face D de la membrane masque, la membrane objet est posée décalée par rapport à la membrane masque de façon à créer un effet moiré entre les pores des deux membranes.According to an advantageous embodiment of the invention, the object and mask membranes can be identical, and when placing face A of the object membrane on face D of the mask membrane, the object membrane is placed offset relative to the mask membrane so as to create a moiré effect between the pores of the two membranes.

On peut créer un motif de moiré en utilisant par exemple une membrane de masque avec des pores ordonnés et une membrane objet avec des pores ordonnés.A moiré pattern can be created using, for example, a mask membrane with ordered pores and an object membrane with ordered pores.

Les canaux créés lorsque les deux membranes sont en contact permet de créer un super-réseau de nanofils. Les nanostructures à motifs moirés sont intéressantes en raison des champs magnétiques internes qu'elles génèrent. Des membranes bien ordonnées sont disponibles dans le commerce.The channels created when the two membranes are in contact make it possible to create a super-network of nanowires. Moiré-patterned nanostructures are interesting because of the internal magnetic fields they generate. Well-ordered membranes are commercially available.

A titre d’exemple, le décalage peut consister à réaliser une rotation par rapport à un axe perpendiculaire à la face A. Cette rotation peut être de 10 degrés ou n’importe quel autre angle de rotation.For example, the offset can consist of performing a rotation relative to an axis perpendicular to face A. This rotation can be 10 degrees or any other angle of rotation.

Avantageusement, la couche de métal, réalisée sur la face A et sur la face B, est constituée à partir de l’un des matériaux suivants : or, cuivre ou platine ou tout métal susceptible d'être déposé par dépôt physique.Advantageously, the layer of metal, produced on face A and on face B, is made from one of the following materials: gold, copper or platinum or any metal capable of being deposited by physical deposition.

Selon un mode de mise en œuvre avantageux de l’invention, on peut disposer un premier aimant sur la face libre de la couche de métal côté face A et un deuxième aimant sur la face libre de la couche de métal côté face B. En d’autres termes, l’ensemble couche de métal face A-membrane objet-couche de métal face B, est pris en sandwich entre deux aimants.According to an advantageous embodiment of the invention, it is possible to place a first magnet on the free face of the metal layer on the face A side and a second magnet on the free face of the metal layer on the face B side. In other words, the metal layer face A-membrane object-metal layer face B assembly is sandwiched between two magnets.

L'application d'un champ magnétique à partir des aimants dans le condensateur permet d’augmenter encore plus la permittivité relative ε_r. Cela permet d’améliorer la réponse en courant suite à une excitation en tension.The application of a magnetic field from the magnets in the capacitor makes it possible to further increase the relative permittivity ε _r . This makes it possible to improve the current response following a voltage excitation.

Les deux aimants peuvent posséder la même puissance ou des puissances différentes.The two magnets can have the same power or different powers.

De façon générale, les membranes selon l’invention sont des membranes poreuses.In general, the membranes according to the invention are porous membranes.

Avantageusement, la membrane objet peut être un oxyde d'aluminium anodique (AAO) ou un oxyde de titane TiO₂anodique.Advantageously, the object membrane can be an anodic aluminum oxide (AAO) or an anodic titanium oxide TiO ₂ .

La membrane masque peut être une membrane en polycarbonate ou un autre type de membrane poreuse.The mask membrane can be a polycarbonate membrane or another type of porous membrane.

Les deux membranes peuvent être identiques, en oxyde d'aluminium anodique, en TiO₂anodique ou en polycarbonate par exemple.The two membranes can be identical, in anodic aluminum oxide, in anodic TiO ₂ or in polycarbonate for example.

Avec un oxyde d'aluminium anodique (AAO), l’alumine (Al₂O₃) permet d’obtenir une permittivité relative ε_rd’environ 9 et le TiO₂permittivité relative ε_rd’environ 30.With an anodic aluminum oxide (AAO), alumina (Al ₂ O ₃ ) makes it possible to obtain a relative permittivity ε _r of approximately 9 and TiO ₂ relative permittivity ε _r of approximately 30.

Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, la membrane objet peut présenter une épaisseur de 60µm et des pores ayant un diamètre compris entre 50 et 400nm, par exemple 100nm.According to an advantageous characteristic of the invention, the object membrane may have a thickness of 60 μm and pores having a diameter of between 50 and 400 nm, for example 100 nm.

Les pores de la membrane masque peuvent présenter un diamètre de 10nm à 400nm.The pores of the mask membrane can have a diameter of 10 nm to 400 nm.

Tous les pores d’une même membrane ont sensiblement le même diamètre.All the pores of the same membrane have approximately the same diameter.

De préférence, la membrane masque peut présenter une épaisseur inférieure ou égale à l’épaisseur de la membrane objet.Preferably, the mask membrane may have a thickness less than or equal to the thickness of the object membrane.

Avantageusement, les nanofils peuvent présenter une longueur supérieure à 10µm.Advantageously, the nanowires can have a length greater than 10 μm.

Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, les nanofils reliés à la face A et les nanofils reliés à la face B peuvent se recouvrer sur une distance supérieure à 10µm. Il peut s’agit d’une distance moyenne, minimale ou maximale, entre l’ensemble des nanofils.According to an advantageous characteristic of the invention, the nanowires connected to face A and the nanowires connected to face B can overlap over a distance greater than 10 μm. It can be an average, minimum or maximum distance between all the nanowires.

La présente invention permet de concevoir des condensateurs à nanofils interdigités 3D pour par exemple des applications suivantes :The present invention makes it possible to design 3D interdigital nanowire capacitors for example for the following applications:

• Convertisseur de puissance AC-DC (cellules solaires),• AC-DC power converter (solar cells),

• Filtres de bruit haute fréquence,• High frequency noise filters,

• Aérospatiale,• Aerospace,

• Téléviseurs, voitures, téléphones portables, etc.• Televisions, cars, cell phones, etc.

• Éclairage à diodes électroluminescentes (LED),• Lighting with light-emitting diodes (LED),

• mémoire RAM pour ordinateur.• RAM memory for computer.

D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée d’un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels :Other advantages and characteristics of the invention will appear on examination of the detailed description of a non-limiting mode of implementation, and of the appended drawings, in which:

: La est une vue schématique d’une membrane selon l’invention, : The is a schematic view of a membrane according to the invention,

: La est une vue schématique du positionnement d’une membrane objet sur une membrane masque selon l’invention, : The is a schematic view of the positioning of an object membrane on a mask membrane according to the invention,

: La est une vue schématique d’un premier dépôt électrochimique selon l’invention, : The is a schematic view of a first electrochemical deposition according to the invention,

: La est une vue schématique d’un deuxième dépôt électrochimique uniquement sur la membrane objet selon l’invention, : The is a schematic view of a second electrochemical deposition only on the membrane object according to the invention,

: La est une vue schématique d’un condensateur fabriqué selon l’invention, : The is a schematic view of a capacitor manufactured according to the invention,

: La est une vue schématique d’un condensateur selon l’invention pris en sandwich entre deux aimants, : The is a schematic view of a capacitor according to the invention sandwiched between two magnets,

: La est une vue schématique illustrant le positionnement des pores de la membrane objet par rapport aux pores de la membrane masque lorsque les deux membranes sont superposées, : The is a schematic view illustrating the positioning of the pores of the object membrane with respect to the pores of the mask membrane when the two membranes are superimposed,

: La est une vue schématique illustrant le positionnement selon le motif moiré des pores de la membrane objet par rapport aux pores de la membrane masque lorsque les deux membranes sont superposées, : The is a schematic view illustrating the positioning according to the moire pattern of the pores of the object membrane relative to the pores of the mask membrane when the two membranes are superimposed,

: La illustre une courbe de courant de réduction en fonction du temps permettant de voir la progression de l’électrodéposition dans un canal comprenant un pore de la membrane objet et un pore de la membrane masque, : The illustrates a curve of reduction current as a function of time allowing to see the progression of the electrodeposition in a channel comprising a pore of the object membrane and a pore of the mask membrane,

: La illustre une courbe de courant en fonction du temps permettant de voir l’influence du champ magnétique sur le courant dans des phases de variations brutales de la tension. : The illustrates a curve of current as a function of time showing the influence of the magnetic field on the current in phases of sudden voltage variations.

Les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs; on pourra notamment mettre en œuvre des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.The embodiments which will be described below are in no way limiting; it will be possible in particular to implement variants of the invention comprising only a selection of characteristics described below isolated from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from to the state of the prior art. This selection includes at least one preferably functional feature without structural details, or with only part of the structural details if only this part is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the prior state of the art.

En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont prévus pour être combinés entre eux dans toutes les combinaisons où rien ne s’y oppose sur le plan technique.In particular, all the variants and all the embodiments described are intended to be combined with each other in all combinations where nothing prevents it from a technical point of view.

Bien que l’invention n’y soit pas limitée, on va maintenant décrire la fabrication d’un condensateur à nanofils interdigités 3D dans une membrane filtrante.Although the invention is not limited thereto, we will now describe the fabrication of a 3D interdigital nanowire capacitor in a filter membrane.

Les nanofils peuvent être déposés par électrodéposition à partir de différents types de matériaux parmi lesquels :Nanowires can be deposited by electrodeposition from different types of materials including:

• Cuivre, Chrome, Or, Argent et Zinc,• Copper, Chrome, Gold, Silver and Zinc,

• Cobalt, fer et nickel (ferromagnétique),• Cobalt, iron and nickel (ferromagnetic),

• multicouches de cobalt/cuivre (GMR)• cobalt/copper multilayers (GMR)

• nanoparticules magnétiques et composites à matrice métallique• magnetic nanoparticles and metal matrix composites

• oxyde de zinc (ZnO) (semi-conducteur)• zinc oxide (ZnO) (semiconductor)

• Bismuth, sélénium, tellure, Bi₂Te₃et Sb₂Te₃(isolants thermoélectriques, isolants topologiques)• Bismuth, selenium, tellurium, Bi ₂ Te ₃ and Sb ₂ Te ₃ (thermoelectric insulators, topological insulators)

• Plomb et étain (supraconducteurs)• Lead and tin (superconductors)

En l’occurrence, dans l’exemple décrit, les nanofils sont obtenus à partir de cobalt.In this case, in the example described, the nanowires are obtained from cobalt.

Mais il est possible d’envisager deux types différents de nanofils. Par exemple, des nanofils de cobalt peuvent être déposés d'un côté de la membrane nanoporeuse et des nanofils de cuivre ou de nickel ou de fer de l'autre. Les nanofils composites formés de nanoparticules métalliques présentent un intérêt car l'interface entre le métal et les nanoparticules est une source de capacité.But it is possible to consider two different types of nanowires. For example, cobalt nanowires can be deposited on one side of the nanoporous membrane and copper or nickel or iron nanowires on the other. Composite nanowires formed from metallic nanoparticles are of interest because the interface between the metal and the nanoparticles is a source of capacitance.

Le procédé selon l’invention permet d’optimiser la capacité du condensateur ainsi fabriqué car l’invention agit sur la plupart des paramètres de caractérisation du condensateur :The process according to the invention makes it possible to optimize the capacitance of the capacitor thus manufactured because the invention acts on most of the characterization parameters of the capacitor:

C_T= ε_oε_rA/d + C_M C _T = ε _o ε _r A/d + C _M

C_T– capacité totale (Farads),C _T – total capacitance (Farads),

ε_o– permittivité du vide (8.85 e^-12F/m),ε _o – vacuum permittivity (8.85 e ^-12 F/m),

ε_r– permittivité relative du séparateur entre les électrodes,ε _r – relative permittivity of the separator between the electrodes,

A – l’aire de la surface des électrodes,A – the area of the surface of the electrodes,

d – distance entre les électrodes,d – distance between electrodes,

C_M– magnetocapacité des nanofils ferromagnétiques.C _M – magnetocapacitance of ferromagnetic nanowires.

Sur la on distingue une membrane 1 constituée d’un substrat en forme de disque dans lequel sont réalisés des pores 2 dans l’épaisseur. Les pores sont des canaux perpendiculaires et débouchent sur les deux faces du disque. Les pores sont parallèles et isolés les uns des autres.On the there is a membrane 1 consisting of a disk-shaped substrate in which pores 2 are made in the thickness. The pores are perpendicular channels and open on both sides of the disc. The pores are parallel and isolated from each other.

Les figures 2 à 5 concernent différentes étapes de fabrication du condensateur selon l’invention.Figures 2 to 5 relate to different stages of manufacture of the capacitor according to the invention.

Sur la , on distingue une membrane 3 de commerce tel un oxyde d'aluminium anodique (AAO) du type décrit sur la . La membrane 3, dite membrane objet, présente une épaisseur de 60 µm, un diamètre de pores de 100 nm et comporte environ 10e¹⁰pores/cm². Schématiquement, les différents pores 31 à 35 sont répartis de manière aléatoire. Pour faciliter la compréhension, la face supérieure de la membrane 3 sur la est référencée face B alors que la face inférieur est la face A.On the , there is a commercial membrane 3 such as an anodic aluminum oxide (AAO) of the type described on the . The membrane 3, called the object membrane, has a thickness of 60 μm, a pore diameter of 100 nm and comprises approximately 10e ¹⁰ pores/cm ² . Schematically, the various pores 31 to 35 are distributed randomly. To facilitate understanding, the upper face of the membrane 3 on the is referenced side B while the lower side is side A.

Selon l’invention, on considère une seconde membrane 4, dite membrane masque, également du type tel que décrit sur la . La membrane masque 4 est par exemple conçue à base de polycarbonate et présente différents pores 41 à 45 répartis de manière aléatoire. Pour faciliter la compréhension, la face supérieure de la membrane masque 4 sur la est référencée face D alors que la face inférieur est la face C.According to the invention, a second membrane 4, called the mask membrane, is considered, also of the type as described on the . The mask membrane 4 is for example designed based on polycarbonate and has different pores 41 to 45 distributed randomly. To facilitate understanding, the upper face of the membrane conceals 4 on the is referenced face D while the lower face is face C.

Selon l’invention, la membrane objet 3 est posée sur la membrane masque 4, face A de la membrane objet 3 en contact avec la face D de la membrane masque 4. On a pris soin de réaliser au préalable une pulvérisation d’une couche d’or 5 sur toute la surface de la face C de la membrane masque 4. L’ensemble des pores 41 à 45 sont recouvertes sur la face C.According to the invention, the object membrane 3 is placed on the mask membrane 4, face A of the object membrane 3 in contact with the face D of the mask membrane 4. Care has been taken to carry out beforehand a spraying of a layer of gold 5 over the entire surface of face C of the mask membrane 4. All of the pores 41 to 45 are covered on face C.

D’une façon générale, les membranes comprennent plusieurs milliers de pores. Ainsi, le hasard fait que la superposition des deux membranes objet et masque permet d’obtenir dans certains cas un recouvrement partiel ou total des pores d’une membrane par rapport à l’autre. Par exemple, sur la , les pores 31 et 41 se recouvrent partiellement de sorte qu’ils communiquent. Un canal est donc constitué entre ces deux pores. Des particules peuvent transiter depuis l’extérieur, au-dessus de la membrane objet 3 sur la , jusqu’au fond du canal 31-41 ainsi formé, et se poser sur la face interne de la couche d’or 5.In general, the membranes comprise several thousand pores. Thus, by chance, the superposition of the two object and mask membranes makes it possible to obtain in certain cases a partial or total covering of the pores of one membrane with respect to the other. For example, on the , the pores 31 and 41 partially overlap so that they communicate. A channel is therefore formed between these two pores. Particles can transit from the outside, above the object membrane 3 on the , to the bottom of the channel 31-41 thus formed, and land on the internal face of the gold layer 5.

Les pores 33 et 43 se recouvre totalement de sorte qu’un canal 33-43 permet un passage uniforme jusqu’à la paroi interne de la couche d’or 5.Pores 33 and 43 completely overlap so that a channel 33-43 allows uniform passage to the inner wall of gold layer 5.

Sur la , on distingue des pores de deux membranes différentes superposée l’une sur l’autre. Il s’agit d’un exemple dans lequel les pores de la membrane objet présente un diamètre deux fois supérieur au diamètre des pores de la membrane masque. Dans cet exemple de la figure en vue de dessus, on voit clairement une situation S1 où le pore de la membrane masque est complètement recouvert par le pore de la membrane objet, et une situation S2 où les deux pores se recouvrent partiellement. Dans ces deux cas, les deux pores communiquent et un canal est formé entre les deux pores. Dans tous les autres cas il n’y a pas de communication comme pour les pores 32, 34 et 35 de la .On the , we can see the pores of two different membranes superimposed one on the other. This is an example in which the pores of the object membrane have a diameter twice greater than the diameter of the pores of the mask membrane. In this example of the figure seen from above, we can clearly see a situation S1 where the pore of the mask membrane is completely covered by the pore of the object membrane, and a situation S2 where the two pores partially overlap. In these two cases, the two pores communicate and a channel is formed between the two pores. In all other cases there is no communication as for pores 32, 34 and 35 of the .

Un autre exemple est décrit sur la dans le cas par exemple de membranes objet et masque ordonnées. Il peut s’agit de membranes identiques. La disposition de l’une sur l’autre est réalisée d’abord pour une superposition alignant les pores, puis par une rotation de 10 degrés de façon à créer un motif moiré comme représenté sur la .Another example is described on the in the case for example of ordered object and mask membranes. They may be identical membranes. Arranging one over the other is done first for pore-aligning layering, then rotated 10 degrees to create a moiré pattern as shown in the .

Sur la , on réalise un dépôt électrochimique de nanofils à base de cobalt, la couche d’or 5 servant d’électrode. Pour le dépôt électrochimique, on établit un courant entre une anode et la couche d’or 5 servant de cathode pour recevoir des ions contenus dans un bain électrolyte. Les ions passent à travers les canaux 31-41 et 33-43 et viennent se poser sur la surface interne de la couche d’or 5.On the , electrochemical deposition of cobalt-based nanowires is carried out, the gold layer 5 serving as an electrode. For electrochemical deposition, a current is established between an anode and the gold layer 5 serving as a cathode to receive ions contained in an electrolyte bath. The ions pass through the channels 31-41 and 33-43 and come to rest on the internal surface of the gold layer 5.

Le dépôt à l’intérieur des canaux crée des nanofils. La croissance des nanofils est contrôlée en fonction du temps. Les nanofils 6 et 7 croissent depuis la couche d’or 5 jusqu’à l’intérieur des pores respectivement 31 et 33 de la membrane objet 3 en remplissant complètement les pores respectivement 41 et 43 de la membrane masque 4.The deposition inside the channels creates nanowires. The growth of the nanowires is controlled as a function of time. Nanowires 6 and 7 grow from gold layer 5 to the interior of pores 31 and 33 respectively of object membrane 3, completely filling pores 41 and 43 respectively of mask membrane 4.

Le dépôt électrochimique est interrompu avant que les nanofils n’atteignent la face B comme on le voit sur la .The electrochemical deposition is interrupted before the nanowires reach the B side as seen in the .

Sur la , on sépare les deux membranes et ne conserve que la membrane objet 3 avec les nanofils 6 et 7. On pulvérise d’abord une couche d’or 11 sur la face B de façon à recouvrir tous les pores. Cette étape de pulvérisation de la couche d’or peut être réalisée avant ou bien après avoir détaché les deux membranes.On the , the two membranes are separated and only the object membrane 3 with the nanowires 6 and 7 is retained. A layer of gold 11 is first sprayed on face B so as to cover all the pores. This step of spraying the layer of gold can be carried out before or after having detached the two membranes.

Ensuite, on réalise un second dépôt électrochimique de nanofils à base de cobalt ou d’un autre matériau. A ce stade, le dépôt s’effectue depuis la paroi interne de la couche d’or 11 et uniquement dans les pores vides 32, 34 et 35. En effet ces pores permettent à des ions d’atteindre la couche d’or 11. Des nanofils 8, 9 et 10 se forment à l’intérieur des pores. Le dépôt électrochimique est interrompu avant que les nanofils 8 à 10 n’atteignent la face A.Then, a second electrochemical deposition of cobalt-based nanowires or another material is carried out. At this stage, the deposition takes place from the internal wall of the gold layer 11 and only in the empty pores 32, 34 and 35. In fact, these pores allow ions to reach the gold layer 11. Nanowires 8, 9 and 10 form inside the pores. The electrochemical deposition is interrupted before nanowires 8 to 10 reach face A.

Sur la , on pulvérise de nouveau de l’or de façon à former une couche d’or 12. Le condensateur selon l’invention est ainsi fabriqué. La membrane objet 3 est prise en sandwich entre les deux couches d’or 11 et 12 servant d’électrodes au condensateur final. Certains pores de la membrane objet 3 contiennent des nanofils en contact avec la couche d’or 11. Les autres pores de la membrane objet 3 contiennent des nanofils en contact avec la couche d’or 12. Aucun pore ne contient un nanofil en contact avec les deux couches d’or 11 et 12.On the , gold is sputtered again so as to form a layer of gold 12. The capacitor according to the invention is thus manufactured. The object membrane 3 is sandwiched between the two layers of gold 11 and 12 serving as electrodes for the final capacitor. Certain pores of the object membrane 3 contain nanowires in contact with the gold layer 11. The other pores of the object membrane 3 contain nanowires in contact with the gold layer 12. No pore contains a nanowire in contact with the two layers of gold 11 and 12.

Le condensateur selon l’invention est équivalent à une batterie.The capacitor according to the invention is equivalent to a battery.

On peut envisager constituer une batterie magnétique en prenant en sandwich le condensateur à nanofils de cobalt inter-digités 3D entre deux aimants comme représenté sur la . Les aimants mesurent un centimètre de diamètre sur un millimètre d'épaisseur.One can consider forming a magnetic battery by sandwiching the capacitor with 3D interdigitated cobalt nanowires between two magnets as shown in Fig. . The magnets measure one centimeter in diameter by one millimeter in thickness.

Les nanofils inter-digités en 3D dans une membrane maximisent la surface (A) et minimisent la séparation des électrodes (d). La permittivité relative du séparateur (ε_r) est en fait la permittivité relative du matériau constitutif de la membrane. Pour l'alumine (Al₂O₃), la permittivité relative est environ égale à 9. Le couplage entre nanofils de cobalt augmente ε_ret l'application d'un champ magnétique externe permet encore d’augmenter ε_r. Ainsi, la présente invention s'attaque à toutes les variables d'un condensateur et ajoute une variable sous la forme de la magnétocapacité (C_M) des nanofils de cobalt ferromagnétique en parallèle de la capacité normale. Ces nanofils présentent de nombreux domaines magnétiques, c’est-à-dire que chaque nanofil comporte des zones dans lesquels les champs magnétiques internes ont des orientations diverses. Lorsqu'un champ magnétique externe est appliqué au moyen des aimants par exemple, les domaines magnétiques des nanofils s'alignent avec le champ externe et la constante diélectrique de l'alumine (Al₂O₃) est augmentée. Lorsque le champ externe est supprimé, les nanofils reviennent immédiatement à la configuration antiparallèle plus stable.3D interdigitated nanowires in a membrane maximize surface area (A) and minimize electrode separation (d). The relative permittivity of the separator (ε _r ) is in fact the relative permittivity of the material constituting the membrane. For alumina (Al ₂ O ₃ ), the relative permittivity is approximately equal to 9. The coupling between cobalt nanowires increases ε _r and the application of an external magnetic field further increases ε _r . Thus, the present invention tackles all the variables of a capacitor and adds a variable in the form of the magnetocapacitance (C _M ) of the ferromagnetic cobalt nanowires in parallel to the normal capacitance. These nanowires have many magnetic domains, that is to say that each nanowire has areas in which the internal magnetic fields have various orientations. When an external magnetic field is applied by means of magnets for example, the magnetic domains of the nanowires align with the external field and the dielectric constant of alumina (Al ₂ O ₃ ) is increased. When the external field is removed, the nanowires immediately return to the more stable antiparallel configuration.

La représente l’évolution dans le temps du courant établi dans un bain d’électrolyte pour un dépôt de nanofils à base de nickel par exemple.The represents the evolution over time of the current established in an electrolyte bath for a deposit of nickel-based nanowires for example.

Dans l’exemple de la , la membrane masque est un polycarbonate (PC) de 6 µm d'épaisseur avec 50 nm de diamètre des pores et une densité de 5e10⁸pores/cm². La membrane objet est de l’AAO avec une épaisseur de 60 µm, des pores de 100 nm de diamètre et une densité de pores de 1e10¹⁰/cm². Au temps 0, le dépôt commence puis le courant baisse faiblement jusqu’à environ 700 s où il stagne légèrement. Cela correspond au fait que les nanofils ont atteint l'interface entre la membrane masque et la membrane objet. La chute brutale du courant de réduction négatif de 700 s à 950 s indique la croissance d'une couche de nickel entre la membrane masque et la membrane objet, à l’interface. De 950 s à 1800 s, la relative augmentation du courant signifie que les nanofils se développent dans la membrane objet. L'augmentation du courant de réduction de 1800 s à 2000 s indique que les nanofils ont atteint la surface de la membrane objet, face B, et commencent à se développer à la surface. Dans cet exemple, le but était de montrer la progression d’un dépôt électrochimique et son suivi dans le temps. On démontre ainsi la taille des nanofils peut être contrôle en gérant la durée de dépôt. Dans cet exemple, le dépôt électrochimique n’a pas été interrompu et les nanofils ont atteint la face B.In the example of the , the mask membrane is a polycarbonate (PC) 6 μm thick with a pore diameter of 50 nm and a density of 5e10 ⁸ pores/cm ² . The object membrane is AAO with a thickness of 60 μm, pores 100 nm in diameter and a pore density of 1e10 ¹⁰ /cm ² . At time 0, the deposition begins then the current drops slightly until around 700 s where it stagnates slightly. This corresponds to the fact that the nanowires have reached the interface between the mask membrane and the object membrane. The sudden drop in the negative reduction current from 700 s to 950 s indicates the growth of a layer of nickel between the mask membrane and the object membrane, at the interface. From 950 s to 1800 s, the relative increase in current means that the nanowires are growing in the object membrane. The increase in reduction current from 1800 s to 2000 s indicates that the nanowires have reached the surface of the object membrane, side B, and are beginning to grow on the surface. In this example, the goal was to show the progression of an electrochemical deposition and its monitoring over time. This demonstrates the size of the nanowires can be controlled by managing the deposition time. In this example, the electrochemical deposition was not interrupted and the nanowires reached face B.

La est une courbe montrant l’évolution du courant en fonction du temps dans un condensateur à nanofils interdigités pour différents niveaux de tensions appliquées. Les courants obtenus atteignent des micro-ampères, ce qui est 1000 fois supérieur à des courants dans un condensateur commercial conventionnel de 4µF. Le fait de placer un aimant à côté du condensateur à nanofils interdigités à base de cobalt selon l’invention permet d’augmenter la réponse impulsionnelle du courant mais cette réponse n'est pas immédiate. Placer un aimant à côté d’un condensateur commercial conventionnel n'a eu aucun effet sur la réponse en courant.The is a curve showing the evolution of the current as a function of time in an interdigital nanowire capacitor for different levels of applied voltages. The currents obtained reach micro-amperes, which is 1000 times higher than currents in a conventional commercial capacitor of 4µF. Placing a magnet next to the cobalt-based interdigital nanowire capacitor according to the invention makes it possible to increase the impulse response of the current, but this response is not immediate. Placing a magnet next to a conventional commercial capacitor had no effect on the current response.

La présente invention permet la conception d’un condensateur à nanofils inter-digités 3D qui constitue une batterie magnétique dont la capacité à stocker la charge, la capacité, est augmentée par un champ magnétique. Les nanofils sont électrodéposés dans une membrane conventionnelle. L'électrodéposition est réalisée en utilisant un masque qui est également une membrane. La superposition des deux membranes permet la croissance de nanofils dans chaque canal constitué par liaison d’un pore de la membrane objet avec un pore de la membrane masque. Par le hasard, seul une partie des pores de la membrane objet forme des canaux avec des pores de la membrane masque. L'électrodéposition est arrêtée avant que les nanofils ne remplissent la membrane objet. Le masque est ensuite retiré. Un film d’or est ensuite pulvérisé sur la face, qui était libre, de la membrane objet. Une seconde électrodéposition est effectuée dans les pores qui étaient auparavant bloqués par le masque. Là encore, le dépôt est arrêté avant que les nanofils ne remplissent les pores. Un film d’or est enfin pulvérisé sur le côté qui était en contact avec le masque.The present invention allows the design of a 3D inter-digital nanowire capacitor which constitutes a magnetic battery whose capacity to store the charge, the capacity, is increased by a magnetic field. The nanowires are electrodeposited in a conventional membrane. The electrodeposition is carried out using a mask which is also a membrane. The superposition of the two membranes allows the growth of nanowires in each channel formed by linking a pore of the object membrane with a pore of the mask membrane. By chance, only part of the object membrane pores form channels with mask membrane pores. Electrodeposition is stopped before the nanowires fill the object membrane. The mask is then removed. A gold film is then sprayed on the face, which was free, of the object membrane. A second electrodeposition is performed in the pores that were previously blocked by the mask. Here again, the deposition is stopped before the nanowires fill the pores. A gold film is finally sprayed on the side that was in contact with the mask.

Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.

Claims

Method for manufacturing a capacitor with 3D interdigitated nanowires from a first nanoporous membrane called an object membrane, comprising a face A, a face B and pores crossing the thickness of the membrane between the two faces A and B ; the method comprising the following steps:
- consideration of a second nanoporous membrane called mask membrane, comprising a face C, a face D and pores crossing the thickness of the membrane between the two faces C and D,
- production of a layer of metal on face C of the mask membrane, this layer being intended to serve as an electrode,
- arrangement of face A of the object membrane on face D of the mask membrane so that only a first part of the pores of the object membrane communicate respectively with a first part of the pores of the mask membrane,
- production of a first electrochemical deposition of nanowires, these nanowires growing from inside the metal layer of face C, through the mask membrane then through the object membrane,
- stopping the electrochemical deposition of nanowires growing inside the object membrane before these nanowires reach the B face of the object membrane,
- separation of the two membranes,
- production of a layer of metal on face B of the object membrane, this layer being intended to serve as an electrode,
- production of a second electrochemical deposition of nanowires, these nanowires growing from inside the metal layer of face B, through a second part of free pores of the object membrane,
- stopping the electrochemical deposition of nanowires growing inside the object membrane before these nanowires reach face A of the object membrane,
- production of a layer of metal on face A of the object membrane, this layer being intended to serve as an electrode.

Process according to Claim 1, characterized in that the electrochemical deposition is carried out in the aqueous phase.

Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the nanowires are deposited from one or a combination of the following materials: cobalt, iron and nickel.

Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the nanowires are deposited from one or a combination of the following materials: copper, chromium, gold, silver and zinc.

Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the nanowires are deposited from one or a combination of the following materials: multilayers of cobalt/copper.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the nanowires are deposited from one or a combination of the following materials: magnetic nanoparticles and metal matrix composites.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the nanowires are deposited from one or a combination of the following materials: bismuth, selenium, tellurium and antimony, Bi ₂ Te ₃ and Sb ₂ Te ₃ .

Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the nanowires are deposited from one or a combination of the following materials: lead and tin.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the second electrochemical deposition of nanowires is carried out with the same material or a different material as the first electrochemical deposition.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the object and mask membranes are identical and when placing face A of the object membrane on face D of the mask membrane, the object membrane is placed offset by to the mask membrane so as to create a moiré effect between the pores of the two membranes.

Method according to Claim 10, characterized in that the offset consists in performing a rotation with respect to an axis perpendicular to face A.

Method according to claim 11, characterized in that the rotation is equal to 10 degrees.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the metal layer is made from one of the following materials: gold, copper or platinum.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a step of arranging a first magnet on the free face of the layer of metal on the face A side and arranging a second magnet on the free face of the metal layer on the face B side.

Method according to Claim 14, characterized in that the two magnets have the same power or different powers.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the object membrane is an anodic aluminum oxide (AAO) or an anodic titanium oxide (TiO ₂ ) and the mask membrane is a polycarbonate membrane.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the object membrane has a thickness of 60 µm and pores having a diameter of between 50 and 400 nm.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the pores of the mask membrane have a diameter of 10 nm to 400 nm.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the mask membrane has a thickness less than or equal to the thickness of the object membrane.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the nanowires have a length greater than 10 µm.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the nanowires connected to face A and the nanowires connected to face B overlap over a distance greater than 10 µm.