WO2017207541A1 - Système comprenant un dispositif a nanoparticules et un appareil d'activation et de caractérisation du dispositif à nanoparticules - Google Patents

Système comprenant un dispositif a nanoparticules et un appareil d'activation et de caractérisation du dispositif à nanoparticules Download PDF

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WO2017207541A1
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percolation
nanoparticles
zone
support
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PCT/EP2017/062992
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Stéphane MOREAU
Mohammed Benwadih
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Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
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Definitions

  • the present invention generally relates to the production of electronic components, including microelectronic components. More particularly, it relates in particular to a device comprising nanoparticles. Nanoparticles are understood to mean any particle of which at least one dimension is on a nanometric scale (and for example nanotubes, nanowires, etc.).
  • An application relates to the authentication of objects by means of such a device carried by the object to such as official documents or goods of high commercial value, particularly in the context of the fight against counterfeiting, parallel markets or illegal trade.
  • Another indicative application is the quality control of nanoparticle devices, for example in the field of heating and / or de-icing, for the automotive sector for example.
  • a Application may also be electromagnetic shielding requiring a transparent and flexible film.
  • a non-limiting aspect of the invention relates to a system comprising a device that comprises a support, a set of electrically conductive nanoparticles randomly dispersed in an area of the support and at least one set of two electrodes disposed remotely. one of the other in the region of the support, a plurality of nanoparticles of the set of nanoparticles defining at least one electrical percolation path between the two electrodes of said at least one set.
  • the system comprises a path characterization apparatus percolation.
  • the apparatus comprises an electrical source arranged to apply an electrical signal between the two electrodes so as to activate at least one percolation path, the apparatus being configured to evaluate the minus one characteristic of the at least one percolation path revealed by activation of the at least one percolation path.
  • Another separable aspect of the present invention relates to a device comprising a support and a set of electrically conductive nanoparticles dispersed randomly in an area of the support.
  • it comprises at least one set of two electrodes arranged distant from each other in the region of the support, at least a plurality of nanoparticles defining at least one electrical percolation path between the two electrodes.
  • the present invention also relates, in embodiments, to a system comprising at least one device according to the invention and possibly a group of devices to be differentiated from one another according to their percolation paths. This system may alternatively or additionally include a device for characterizing percolation paths.
  • Another aspect of embodiments of the invention relates to a method of characterizing a device, comprising an evaluation phase comprising:
  • a characterization of the at least one percolation path by evaluating its position and / or by evaluating the electrical resistance between the two electrodes.
  • the invention takes advantage of the presence of percolation paths between electrodes to characterize them in the presence of an electric field. This characterization is simpler than prior optical analysis and the exploitation of percolation paths makes the device all the more impossible to forge. In the case of use as a quality control of products, especially in the form of flexible conductive sheets, the percolation paths thus revealed qualifies the product.
  • the invention makes it possible to identify the percolation paths (or at least one), and thus to identify and / or control the device carrying them.
  • the characterization is effected electrically, in that the application of an electrical signal between the electrodes of a pair produces a revelation of at least one characteristic of the device (position of the percolation path (s) and / or level of conduction for example), this revelation meaning that the applied electrical signal can read or evaluate the desired characteristic.
  • Another aspect relates to a method of manufacturing at least one device, comprising: a random dispersion of a plurality of nanoparticles in an area of a support;
  • an object removably carries or not at least one device.
  • FIG. 1 illustrates an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows an enlarged part of the embodiment of FIG. 1.
  • FIGURES 3 and 4 show a second embodiment of the invention.
  • FIGS. 5 to 9 illustrate various embodiments of electrodes.
  • the drawings are given by way of examples and are not limiting of the invention.
  • the volume density of the set of nanoparticles in zone 2 of support 1 is greater than or equal to the percolation threshold
  • the volume density of the set of nanoparticles in zone 2 of support 1 is equal to the percolation threshold
  • An electrical source is arranged to apply the electrical signal between the two electrodes 5 so as to activate at least one percolation path 7;
  • At least one of the two electrodes of the at least one set of electrodes is positioned in zone 2 of the support 1 so as not to interfere with a border of said zone;
  • the two electrodes 5 are arranged on the same face of the zone 2 of the support 1; a first of the two electrodes 5 is disposed on a first face 8 of the zone 2 of the support 1, a second of the two electrodes 5 is disposed on a second face 9, different from the first face 8, of the zone 2 of the support
  • the first face 8 and the second face 9 are opposite faces of the zone
  • At least three electrodes 5 at least partially combinable in pairs so as to form a plurality of electrode sets 5;
  • the set of nanoparticles comprises nanowires
  • the set of nanoparticles is located on the surface of the support.
  • the apparatus is configured to evaluate the position of percolation paths 7; the apparatus includes a synchronous or electroluminescent infrared thermograph;
  • the apparatus is configured to evaluate an electrical resistance value between the two electrodes 5 of the at least one set of two electrodes
  • the system comprises several devices, the devices being identical except for the dispersion of their sets of nanoparticles;
  • the method comprises, before the evaluation phase, an acquisition phase comprising:
  • the method comprising, after the evaluation phase, a comparison of the data relating to the result of the characterization of the acquisition phase and data relating to the result of the characterization of the evaluation phase.
  • the following options are also possible:
  • the electrodes are plane contacts on one side of the zone; they can each represent less than 10% of the surface of this face.
  • a threshold value of the magnitude of the signal is determined to produce a conduction of the at least one percolation path; this threshold can be measured during a manufacturing or recording phase of the device, so as to define in a database this threshold level to be reproduced during subsequent characterization phases (especially for authentication).
  • a voltage or current level can be set to characterize the device.
  • regions of the support each have a set of nanoparticles and at least one set of two electrodes; optionally, in at least one of these additional zones, the density of the set of nanoparticles is less than the percolation threshold;
  • the electrical source comprises as many electrical contacts as there are electrodes, each contact being configured to electrically connect an electrode and the electrical source; possibly, certain contacts are inactive in that they do not produce the passage of an electrical signal;
  • the electrical signal is sufficient to activate at least one percolation path, but not necessarily all paths; several signals of different power and / or intensity and / or voltage can be used, for different characterizations of a device and / or different devices. It is specified that, in the context of the present invention, the term "over" or
  • “Above” does not necessarily mean “in contact with”.
  • the deposition of a layer on another layer does not necessarily mean that the two layers are directly in contact with each other but that means that one of the layers at least partially covers the other being either directly in contact with it, or being separated from it by a film, another layer or another element.
  • a layer may also be composed of several sub-layers of the same material or different materials.
  • the thickness of a layer is measured in a direction perpendicular to the surface in which this layer has its maximum extension.
  • the use of the singular for certain elements of the invention does not necessarily mean that a given element is present in a unique way in the invention.
  • the word “one” or “one” does not therefore mean respectively “one” or “one” unless otherwise provided.
  • several sets of measuring electrodes may be present in the invention.
  • a microelectronic device is understood to mean a device comprising elements of micrometric and / or nanometric dimensions.
  • An electrical element may be a conductive nanoparticle.
  • This microelectronic device can be integrated removably or not in another object.
  • the device may be a portion of an identity document such as a passport.
  • the invention takes advantage of the presence of electric percolation paths between electrodes.
  • Percolation commonly refers to the passage of a fluid through a more or less permeable medium. It also has a use in electrical considerations which are those of the invention.
  • Percolation is associated with a threshold effect.
  • the threshold effect designates the appearance of a phenomenon, a characteristic, as soon as a given value (or threshold value) is reached or crossed by one or more variables combined.
  • electrical conduction is achieved if two electrodes are arranged on either side of the medium filled with nanoparticles.
  • nanoparticle refers to any structure, not exclusively wired, having at least one nanoscale dimension (less than 1 ⁇ and preferably less than 100 nm, or even less than 10 nm).
  • Figure 1 shows a top view of an exemplary embodiment of the invention.
  • a support 1 has the form of a plate, for the example of square outline, which can be in any suitable material and in particular in glass, in silicon or a metallic material with a surface insulation suitable for receiving the set of nanoparticles.
  • the support may also be plastic, for example polyethylene terephthalate.
  • the material of the support 1 is transparent so as to allow propagation of light waves by the opposite face to that of implantation of the set of nanoparticles. Alternatively, the material can be opaque as well.
  • the device of the invention can be directly integrated into the entire device concerned. . It can in particular be the substrate of the overall device itself.
  • the device can be reported on a more global object, for example a document to be secured, a product of the luxury industry, a sensitive object to counterfeiting as a multimedia product.
  • the device is advantageously reported via its support 1 on the object in question.
  • the support 1 can be glued on a suitable surface of said object.
  • a support surface 1, preferably flat, is electrically insulating and has a zone 2 in which is dispersed a set of nanoparticles.
  • the zone 2 is of square section but could equally well be rectangular or have any other shape.
  • the zone 2 is derived from a covering of a portion of the face of the support 1 so that it is, in this case, of small thickness and oriented substantially along the two corresponding dimensions on the surface of the support 1. It will be seen in other embodiments that the zone 2 may have a larger thickness dimension, so as to extend more clearly along the third dimension.
  • the area of Zone 2 is not limited. By way of example, it may be greater than 0.5 mm 2 and / or less than 200 mm 2 . In particular, an area of the order of 80 mm 2 can give satisfaction.
  • Zone 2 comprises a set of nanoparticles. A schematization of some of these is given in Figures 1 and 2, in the form of filaments corresponding to nanowires.
  • the invention does not make any assumptions about the nature of the nanoparticles. It may be nanowires 3 but also particles of other types, in particular spherical, in one or more materials.
  • the materials that can be used are metallic materials such as silver or copper, or ⁇ ; these materials are generally capable of producing heat when subjected to an electric field.
  • Electroluminescent materials which produce light (in the visible or non-visible spectrum) in response to an electric current or electric field, generally relatively strong, such as copper-doped zinc sulphide may also be used.
  • One or more pins 4 may be arranged, preferably on the contour of the zone 2, so as to allow its visual location by a user. In the example of FIG. 1, four marks are each placed at one of the vertices of the square outline of zone 1.
  • FIG. 2 is a detailed view of zone 2 as in the embodiment of FIG. 1.
  • Nanowires 3 are more particularly visible, although represented schematically. It should be understood that a network of nanowires is formed in a substantially unique arrangement so that the dispersion of the nanoparticles in zone 2 is a singularization element of the device of the invention. In addition, this singularization of the device by the distribution of the set of nanoparticles, is accentuated or made more easily detectable through a characterization of electric percolation paths 7.
  • the reference 7 schematizes the presence of a percolation path 7 according to the invention. So as to implement the revelation of these percolation paths 7 and activate them, electrodes 5 are also present in the device.
  • the function of the electrodes 5 is to subject the set of nanoparticles to an electrical signal, particularly a voltage or a current, so as to activate percolation paths which are in correspondence with the electrodes 5. More precisely, between two electrodes 5, the presence of one or more percolation paths can be observed according to a number and a single path arrangement in the device insofar as the dispersion of the nanoparticles has been made randomly.
  • At least one set of two electrodes 5 is necessary according to the present invention.
  • Their function being an electrical conduction, it will be possible to use any material capable of electrically connecting the zone 2 to an electrical source.
  • It may be metal materials, conductive metal oxides, conductive polymers.
  • the examples mentioned above for nanoparticles are also usable.
  • the shape of the electrodes 5 is not limited. Square, rectangular, triangular, circular, polygonal shapes may be used. In addition, electrodes 5 may be solid or be in the form of a closed contour or not. As an indication, it will also be possible to use electrode dimensions that are compatible with current connection technologies, in particular with point cards or with manual test points. As such, a minimum electrode size may be retained at 10 microns * 10 microns, and a maximum indicative size may be as follows: 100 microns x 100 microns. Typically, a dimension in the plane of the face of the support 1 of 50 microns * 50 microns can give satisfaction.
  • At least two electrodes 5 are formed so as to constitute a game usable for drawing percolation paths 7 between said electrodes.
  • An electrode 5 can be used to form several sets of electrodes. It is not absolutely necessary that all potential pairs of electrodes 5 form an active game. It is understood, however, that the multiplication of the electrode sets 5 makes it possible to multiply the percolation path arrangements 7 which are identifiable by invention.
  • FIGS. 5 to 9 show implantation variants of the electrodes 5 on the zone 2.
  • six electrodes 5 are present and distributed near the periphery of the zone 2, forming two groups of three electrodes 5.
  • six electrodes are formed again but are arranged at different locations within the zone 2.
  • Figure 7 Another variant is shown in Figure 7 in which the six electrodes are distributed so as to apply near different borders of the outline of zone 2.
  • the organization of the electrodes 5 may or may not be regular on the surface of zone 2.
  • a matrix organization is proposed in three rows and three columns.
  • the outline of the letters is used to place the electrodes 5.
  • the electrodes 5 do not overlap the edges of the zone 2 so as to be in full application on the set of nanoparticles.
  • Figure 3 illustrates a more three-dimensional variant in that the area
  • percolation paths 7 may extend along the three dimensions of the space so as to form more complex arrangements.
  • FIG. 4 shows this possibility with a percolation path 7 extending between two electrodes 5 situated in the same plane and another percolation path 7 extending between two electrodes 5 situated in different planes.
  • a rectangular parallelepipedal shape of the zone 2 is illustrated in a nonlimiting manner.
  • At least one electrode 5 is located at a first face of the zone 2 and at least one other electrode 5 is located on another face.
  • the electrodes 5 are not necessarily on the surface of the zone 2. For example, they could be embedded in the interior volume of the zone 2 and connected to the outside by a connection system traversing the thickness of the zone 2.
  • the electrodes 5 disposed on one side of the zone 2 are accessible from the other side, advantageously opposite.
  • vias may be formed between a contact recovery element (which may be similar in shape and structure to an electrode 5) and the electrode 5 to be connected.
  • the via 6 is electrically isolated relative to the zone 2 so as not to interfere in terms of electrical conduction with the set of nanoparticles.
  • the set of nanoparticles may be embedded in a medium, also called matrix.
  • this medium is made of a dielectric material so as not to interfere with the electrical conduction function of the percolation paths. It may be a gaseous material, such as air, or even solid and in particular inorganic materials (glass, semiconductor or dielectric), or organic materials (such as polystyrene-type polymers, polymethylmethacrylate, fluoropolymers, poly-4-vinylphenol).
  • this medium may be electrically conductive, for example organic conductors (such as PEDOT: PSS or polyaniline) or semiconductor (polythiophene (PT), perylene diimide, pentacene in particular).
  • organic conductors such as PEDOT: PSS or polyaniline
  • semiconductor polythiophene (PT), perylene diimide, pentacene in particular.
  • the device In the case where the device is used for purposes of unique identification of an object bearing said device, it will generally seek to trace said device by recognizing its unique arrangement of percolation paths.
  • the reading of the percolation paths can be effected by means of a thermography apparatus, and advantageously a synchronous IR (infrared) thermography apparatus.
  • thermography apparatus and advantageously a synchronous IR (infrared) thermography apparatus.
  • These devices currently have an InSb camera sensitive to wavelengths between 3 and 5 ⁇ (MIR).
  • MIR InSb camera sensitive to wavelengths between 3 and 5 ⁇
  • this reading mode makes it possible, in the presence of an electric field applied to the electrodes, to evaluate the optical consequences of the Joule effect through the percolation paths. It is thus possible to evaluate the spatial arrangement of these paths activated by the electrical signal.
  • the position of a percolation path means its evaluation and its arrangement in space.
  • optical means can be used to detect a luminescence produced during a Joule effect through the percolation paths.
  • the device preferably comprises an electrical source, for example a source of current or voltage.
  • an electrical source for example a source of current or voltage.
  • the same electrical signal value is always applied.
  • the source is a voltage source
  • a predetermined voltage level will be applied for any identical device.
  • the voltage level, or more generally the value level of the electrical quantity may be chosen greater than a prefixed value.
  • This data is strongly related to the configuration and the number of percolation paths extending between the two electrodes so that it can represent an electrical identification of the percolation paths.
  • a method of characterizing the invention may start with an acquisition phase in which the device is analyzed so as to identify its characteristics in terms of percolation path and to store data corresponding to this identification of features.
  • an apparatus is available for characterizing the percolation paths, such as a thermograph, so as to analyze the device under consideration.
  • at least two electrodes of the device in question are connected to the power source. This results in an activation of the percolation paths which can be recognized and characterized by the apparatus, in particular in the form of geometric and spatial characterization of the arrangement of the percolation paths between the electrodes or in the form of a level of resistance between said electrodes.
  • the data from the device are characteristic of the device and probabilistically allow a unique traceability of the device.
  • the data relating to this characterization can be stored in a computer manner, for example at the level of storage means of a computer server.
  • the steps of associating the device with the device and electrical connection with the power source are repeated.
  • a new reading of the percolation path arrangements is made.
  • the previously stored data is then accessed so as to confront the latter with newly acquired information. If these are similar so that they reveal an identical position of the percolation paths and / or the same level of electrical resistance, an indication can be generated revealing that the newly analyzed device was identical to that of the acquisition phase. preliminary. In particular, it is possible to check the authenticity of the device during its use.
  • the computer storage includes data relating to a plurality of identical devices, and the comparison phase associates a given device with a series of data originally acquired for one of the devices of the database, so that recognize as authentic.
  • the comparison phase associates a given device with a series of data originally acquired for one of the devices of the database, so that recognize as authentic.
  • the reading of the percolation paths can be completed by a reading of a first degree of security, by means of a microscopic analysis (by electron microscopy or fluorescence for example) of the arrangement of the nanoparticles.
  • a second identification procedure is thus available, but the latter will generally be of lesser precision and easier to circumvent than that of the invention; moreover, this reading mode may be more complex to implement than the characterization of the percolation paths proposed here.
  • the manufacture can be established independently of the production of an object that carries it, or the acquisition phase of the identification data of the percolation path arrangements can be operated in locations separate from those of the manufacture of the device. This independence of the product manufacturing / device production / characterization features of the brewing paths is therefore an additional security element. Different information from the acquisition phase can be stored in a secure place at the manufacturer in one or more places or in several computer databases. This information can be consulted remotely (by accredited persons) or not.
  • nanowires it is possible to dissolve nanowires 3 in a solvent which is subsequently evaporated, in particular by thermal annealing.
  • concentration of nanowires 3 of this mixture is preferably predetermined and will make it possible to fix a density of nanoparticles in the zone to be covered.
  • the density is chosen to be at the percolation threshold.
  • the density here refers to the proportion by volume (which may be of small thickness, therefore in some cases assimilable to a surface), of nanoparticles in the environment surrounding the nanoparticles in zone 2; so it's with a density volumic, sometimes surface, (case of a zone in thin layer).
  • concentration of this solution is correlated to the desired density.
  • the area where the silver nanowires have been dispersed may be about 6.5 mm 12.2 mm.
  • the percolation threshold is reached for a quantity of nanowires of the order of 4.8 to 7.2 * 10 6 nanowires;
  • N 99 number of nanowires necessary to obtain 99% of paths which are percolating (in practice a guarantee of percolation between two electrodes);
  • L w length of the nanowires
  • l_s dimension of the area delimited by the electrodes (2 in this case) for a supposed square system.
  • the transfer of the nanoparticles on the support can be done in different ways.
  • an area 2 which is of small thickness (comparable to an almost two-dimensional dispersion on the support) it is possible to form the set of nanoparticles by a layer on the surface of the support. This can be done from the previously discussed nanoparticle solution.
  • nebulization or spray
  • the solution deposit by nebulization (or spray) which has multiple advantages: besides the homogeneous distribution of the nanowires on large areas, it offers the possibility of locating the deposit via the use of masks and this without particular restriction as to the type of substrate.
  • the movement of the nebulizing head in three directions makes it even possible to print conformable 3D deposits.
  • drying is then desirable to converse in place only the set of nanoparticles.
  • microelectronic techniques are possible, such as vapor deposition, chemical and / or physical, or electroplating.
  • Flexible electronic techniques such as screen printing, heliography, conductive inkjet printing, can also be employed.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif comprenant un support (1) et un ensemble de nanoparticules électriquement conductrices dispersées de manière aléatoire dans une zone (2) du support (1), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un jeu de deux électrodes (5) disposées de manière distante l'une de l'autre dans la zone (2) du support (1), une pluralité de nanoparticules de l'ensemble de nanoparticules définissant au moins un chemin de percolation électrique 7 entre les deux électrodes (5) dudit au moins un jeu.

Description

SYSTÈME COMPRENANT UN DISPOSITIF A NANOPARTICULES ET UN APPAREIL
D'ACTIVATION ET DE CARACTÉRISATION DU DISPOSITIF À NANOPARTICULES
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne en général la réalisation de composants électroniques, dont les composants microélectroniques. Plus particulièrement, elle a notamment trait à un dispositif comprenant des nanoparticules. On entend par nanoparticules toutes particules dont au moins une dimension est à l'échelle nanométrique (et par exemple nanotubes, nanofils etc ..) Une application est relative à l'authentification d'objets grâce à un tel dispositif porté par l'objet à tracer, tels des documents officiels ou des biens de forte valeur marchande, notamment dans un contexte de lutte contre la contrefaçon, les marchés parallèles ou le commerce illicite. Une autre application indicative est le contrôle qualité de dispositifs à nanoparticules, par exemple dans le domaine du chauffage et/ou du dégivrage, pour le secteur automobile par exemple. D'autres dispositifs sont concernés, comme les cellules solaires, spécialement celles qui sont flexibles et requièrent des électrodes flexibles exploitant potentiellement des réseaux de nanoparticules conductrices. Dans un même ordre d'idées, les électrodes flexibles de dispositifs électroniques variés (tels des diodes électroluminescentes organiques ou les écrans tactiles) sont aussi visées. Une application peut aussi être le blindage électromagnétique nécessitant un film transparent et flexible.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
La lutte contre la contrefaçon induit une course à des techniques d'authentification toujours plus sophistiquées au fur et à mesure que les moyens des fraudeurs progressent. Une authentification forte des objets sujets à contrefaçon est requise. Un ensemble de nanoparticules constitue dans ce contexte un identifiant attractif car pratiquement unique, la répartition des nanoparticules étant aléatoire lors de leur dispersion sur ou dans une zone d'un objet. On a ainsi déjà proposé, dans la publication de K. Jangbae, Y. Je Moon, J. Jongwook, S. Hyunjoon, K. Jin-Baek, and I. Hyotcherl, " Anti-cou nterfeit nanoscale fingerprints based on randomly distributed nanowires, " Nanotechnology, vol. 25, p. 155303, 2014, des arrangements de nanofils pour réaliser une empreinte anti-contrefaçon. Dans ce document, un arrangement à base de nanofils d'argent est déposé sur une surface transparente de polyéthylène téréphtalate. Ces nanofils ont été recouverts de peinture fluorescente. La méthode de dépôt produit un réseau de nanofils repartis aléatoirement ce qui en fait un excellent code unique. Pour « lire » ce code, il suffit de visualiser le motif par microscopie optique ou éventuellement électronique. Cette lecture est malheureusement fort lente.
C'est donc un objet de l'invention que de pallier au moins en partie les inconvénients des techniques actuelles en offrant une caractérisation améliorée de dispositifs à nanoparticules.
RESUME DE L'INVENTION
Un aspect non limitatif de l'invention est relatif à un système comprenant un dispositif qui comprend un support, un ensemble de nanoparticules électriquement conductrices dispersées de manière aléatoire dans une zone du support et au moins un jeu de deux électrodes disposées de manière distante l'une de l'autre dans la zone du support, une pluralité de nanoparticules de l'ensemble de nanoparticules définissant au moins un chemin de percolation électrique entre les deux électrodes dudit au moins un jeu, Avantageusement, le système comprend un appareil de caractérisation de chemins de percolation.
Suivant un cas préféré optionnel, l'appareil comprend une source électrique agencée pour appliquer un signal électrique entre les deux électrodes de sorte à activer au moins un chemin de percolation, l'appareil étant configuré pour évaluer au moins une caractéristique du au moins un chemin de percolation révélée par l'activation du au moins un chemin de percolation.
Un autre aspect séparable de la présente invention concerne un dispositif comprenant un support et un ensemble de nanoparticules électriquement conductrices dispersées de manière aléatoire dans une zone du support. Avantageusement, il comprend au moins un jeu de deux électrodes disposées de manière distante l'une de l'autre dans la zone du support, au moins une pluralité de nanoparticules définissant au moins un chemin de percolation électrique entre les deux électrodes. La présente invention concerne également, dans des modes de réalisation, un système comprenant au moins un dispositif selon l'invention et éventuellement un groupe de dispositifs à différencier les uns des autres selon leurs chemins de percolation. Ce système peut alternativement ou en outre inclure un appareil de caractérisation de chemins de percolation.
Un autre aspect de modes de réalisation de l'invention est relatif à un procédé de caractérisation d'un dispositif, comprenant une phase d'évaluation comprenant :
- une application d'un signal électrique entre les deux électrodes d'un jeu de deux électrodes, de sorte à activer le ou les chemins de percolation présents entre les deux électrodes ;
- une caractérisation du au moins un chemin de percolation, par évaluation de sa position et/ou par évaluation de la résistance électrique entre les deux électrodes.
Ainsi, l'invention tire profit de la présence de chemins de percolation entre des électrodes pour les caractériser en présence d'un champ électrique. Cette caractérisation est plus simple que l'analyse optique antérieure et l'exploitation de chemins de percolation rend d'autant plus infalsifiable le dispositif. Dans le cas d'un usage à titre de contrôle de qualité de produits, notamment sous forme de nappes flexibles conductrices, les chemins de percolation ainsi révélés qualifie le produit.
L'invention permet d'identifier les chemins de percolations (ou au moins un), et, de ce fait d'identifier et/ou contrôler le dispositif qui les portent.
La caractérisation s'opère électriquement, en ce sens que l'application d'un signal électrique entre les électrodes d'une paire produit une révélation d'au moins une caractéristique du dispositif (position du ou des chemins de percolation et/ou niveau de conduction par exemple), cette révélation s'entendant que le signal électrique appliqué permet de lire ou évaluer la caractéristique voulue.
Un autre aspect est relatif à un procédé de fabrication d'au moins un dispositif, comprenant: - une dispersion de manière aléatoire d'une pluralité de nanoparticules dans une zone d'un support ;
- une formation d'au moins un jeu de deux électrodes disposées dans la zone du support de sorte à définir au moins un chemin de percolation.
Dans un mode de réalisation, un objet porte de manière amovible ou non au moins un dispositif.
BREVE INTRODUCTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples, non limitatifs, et sur lesquels :
- La FIGURE 1 illustre un mode de réalisation de l'invention.
- La FIGURE 2 montre de manière agrandie une partie du mode de réalisation de la figure 1 .
- Les FIGURES 3 et 4 montrent un deuxième mode de réalisation de l'invention.
- Les FIGURES 5 à 9 illustrent diverses variantes de réalisation d'électrodes. Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention.
Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.
DESCRIPTION DETAILLEE
Avant d'entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l'invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées suivant toute association ou alternativement :
- la densité volumique de l'ensemble de nanoparticules dans la zone 2 du support 1 est supérieure ou égale au seuil de percolation ;
- la densité volumique de l'ensemble de nanoparticules dans la zone 2 du support 1 est égale au seuil de percolation ;
- une source électrique est agencée pour appliquer le signal électrique entre les deux électrodes 5 de sorte à activer au moins un chemin de percolation 7 ;
- au moins une des deux électrodes 5 du au moins un jeu d'électrodes est positionnée dans la zone 2 du support 1 de sorte à ne pas interférer avec une bordure de ladite zone ;
- les deux électrodes 5 sont disposées sur une même face de la zone 2 du support 1 ; une première des deux électrodes 5 est disposée sur une première face 8 de la zone 2 du support 1 , une deuxième des deux électrodes 5 est disposée sur une deuxième face 9, différente de la première face 8, de la zone 2 du support
1 ;
un chemin d'accès électrique entre la deuxième électrode 5 et la première face 8 ;
la première face 8 et la deuxième face 9 sont des faces opposées de la zone
2 du support 1 ;
au moins trois électrodes 5 au moins pour partie combinables par paires de sorte à former une pluralité de jeux d'électrodes 5 ;
pour au moins deux jeux d'électrodes 5 de la pluralité de jeux d'électrodes 5 au moins un de leurs chemins de percolation 7 électrique est différent ;
l'ensemble de nanoparticules comprend des nanofils ;
l'ensemble de nanoparticules est situé à la surface du support.
l'appareil est configuré pour évaluer la position de chemins de percolation 7 ; l'appareil comprend un thermographe infrarouge synchrone ou électroluminescent ;
l'appareil est configuré pour évaluer une valeur de résistance électrique entre les deux électrodes 5 du au moins un jeu de deux électrodes ;
le système comprend plusieurs dispositifs, les dispositifs étant identiques hormis en ce qui concerne la dispersion de leurs ensembles de nanoparticules ;
le procédé comprend, avant la phase d'évaluation, une phase d'acquisition comprenant :
o une application d'un signal électrique entre les deux électrodes 5 d'un jeu de deux électrodes 5, de sorte à activer le ou les chemins de percolation 7 présents entre les deux électrodes 5;
o une caractérisation du au moins un chemin de percolation 7, par évaluation de sa position et/ou par évaluation de la résistance électrique entre les deux électrodes 5 ;
o un enregistrement de données relatives au résultat de la caractérisation ; le procédé comprenant, après la phase d'évaluation, une comparaison des données relatives au résultat de la caractérisation de la phase d'acquisition et de données relatives au résultat de la caractérisation de la phase d'évaluation. Eventuellement, les options suivantes sont aussi possibles :
- Les électrodes sont des contacts plans sur une face de la zone ; ils peuvent chacun représenter moins de 10 % de la superficie de cette face.
- Un seuil de valeur de la grandeur du signal, typiquement une tension, est déterminé pour produire une conduction du au moins un chemin de percolation ; ce seuil peut être mesuré lors d'une phase de fabrication ou d'enregistrement du dispositif, de sorte à définir dans une base de données ce niveau seuil à reproduire lors de phases de caractérisation (notamment pour authentification) ultérieures. Typiquement, on peut fixer un niveau de tension ou de courant pour caractériser le dispositif.
- Plusieurs zones du support présentent chacune un ensemble de nanoparticules et au moins un jeu de deux électrodes ; éventuellement, dans au moins une de ces zones additionnelles la densité de l'ensemble de nanoparticules est inférieure au seuil de percolation ;
- La source électrique comprend autant de contacts électriques qu'il y a d'électrodes, chaque contact étant configuré pour raccorder électriquement une électrode et la source électrique ; éventuellement, certains contacts sont inactifs en ce sens qu'ils ne produisent pas le passage d'un signal électrique ;
- Le signal électrique est suffisant pour activer au moins un chemin de percolation, mais pas forcément tous les chemins ; plusieurs signaux, de puissance et/ou d'intensité et/ou de tension différentes peuvent être employés, pour des caractérisations différentes d'un dispositif et/ou de dispositifs différents. II est précisé que, dans le cadre de la présente invention, le terme « sur » ou
« au-dessus » ne signifie pas obligatoirement « au contact de ». Ainsi, par exemple, le dépôt d'une couche sur une autre couche, ne signifie pas obligatoirement que les deux couches sont directement au contact l'une de l'autre mais cela signifie que l'une des couches recouvre au moins partiellement l'autre en étant soit directement à son contact, soit en étant séparée d'elle par un film, encore une autre couche ou un autre élément. Une couche peut par ailleurs être composée de plusieurs sous-couches d'un même matériau ou de matériaux différents.
Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, l'épaisseur d'une couche se mesure selon une direction perpendiculaire à la surface selon laquelle cette couche présente son extension maximale. L'emploi du singulier pour certains éléments de l'invention ne signifie pas obligatoirement qu'un élément donné est présent de manière unique dans l'invention. Le mot « un » ou « une » ne signifie donc pas exclusivement respectivement « un seul » ou « une seule » à moins qu'il en soit disposé autrement. En particulier, on verra que plusieurs jeux d'électrodes de mesure peuvent être présents dans l'invention.
Selon l'invention, on entend par dispositif microélectronique, un dispositif comportant des éléments de dimensions micrométriques et/ou nanométriques. Il en va de même du terme « composant électronique » éventuellement ici employé. Tout système ayant pour son fonctionnement au moins un élément électrique entre dans le cadre de l'invention. Un élément électrique peut être une nanoparticule conductrice. Ce dispositif microélectronique peut être intégré de manière amovible ou non dans un autre objet. Par exemple, le dispositif peut être une portion d'un document d'identité tel un passeport.
L'invention tire profit de la présence de chemins de percolation électrique entre des électrodes. La percolation désigne communément le passage d'un fluide à travers un milieu plus ou moins perméable. Elle a aussi une utilisation dans des considérations électriques qui sont celles de l'invention. La percolation est associée à un effet de seuil. D'une manière générale, l'effet de seuil désigne l'apparition d'un phénomène, d'une caractéristique, dès lors qu'une valeur donnée (ou valeur de seuil) est atteinte ou franchie par une variable ou plusieurs variables combinées. Dans la présente invention, à partir d'une concentration en nanoparticules (par exemple en nanofils d'argent) donnée ou seuil de percolation, une conduction électrique est atteinte si deux électrodes sont disposées de part et d'autre du milieu empli de nanoparticules.
En deçà de ce dernier, aucun courant électrique ne traverse le milieu. Au niveau du seuil, un courant électrique traverse le milieu par au minimum un chemin, dit chemin de percolation. Au-dessus du seuil, le courant électrique traverse le milieu par un nombre très important de chemins.
Le terme nanoparticule s'entend de toute structure, non exclusivement filaire, ayant au moins une dimension d'échelle nanométrique (de moins de 1 μηι et de préférence inférieure à 100 nm, voire moins de 10 nm).
On décrit ci-après des exemples de réalisations structurelles d'un dispositif de l'invention.
La figure 1 présente une vue de dessus d'un exemple de réalisation de l'invention. À cette figure, un support 1 a la forme d'une plaque, pour l'exemple de contour carré, qui peut être en toute matière adaptée et notamment en verre, en silicium ou encore en un matériau métallique avec une isolation de surface adaptée à la réception de l'ensemble de nanoparticules. Le support peut également être en matière plastique, par exemple en polyéthylène téréphtalate. Suivant une possibilité, le matériau du support 1 est transparent de sorte à permettre une propagation d'ondes lumineuses par la face opposée à celle d'implantation de l'ensemble de nanoparticules. Alternativement, le matériau peut être aussi bien opaque. Dans des applications liées à la formation de composants électriquement conducteurs, par exemple dans le domaine des diodes électroluminescentes ou encore pour le chauffage de surfaces transparentes pour l'automobile, le dispositif de l'invention peut être directement intégré dans l'ensemble du dispositif concerné. Il peut notamment s'agir du substrat du dispositif global lui-même. Dans d'autres cas, et notamment dans ceux liés à l'authentification d'objets, le dispositif peut être rapporté sur un objet plus global, par exemple un document à sécuriser, un produit de l'industrie du luxe, un objet sensible à la contrefaçon tel un produit multimédia. Dans ce cas, le dispositif est rapporté avantageusement par l'intermédiaire de son support 1 sur l'objet en question. Par exemple, le support 1 peut être collé sur une surface adaptée dudit objet.
Dans le cas de la figure 1 , une face du support 1 , avantageusement plane, est électriquement isolante et dispose d'une zone 2 dans laquelle est dispersé un ensemble de nanoparticules. Dans cette représentation, la zone 2 est de section carrée mais pourrait tout aussi bien être rectangulaire ou présenter toute autre forme. Par ailleurs, dans cette configuration, la zone 2 est issue d'un recouvrement d'une portion de la face du support 1 si bien qu'elle est, dans ce cas de figure, de faible épaisseur et orientée sensiblement suivant les deux dimensions correspondantes à la surface du support 1 . On verra dans d'autres modes de réalisation que la zone 2 peut présenter une dimension en épaisseur plus importante, de sorte à s'étendre plus nettement suivant la troisième dimension. La superficie de la zone 2 n'est pas limitée. À titre d'exemple, elle peut être supérieure à 0,5 mm2 et/ou inférieure à 200 mm2. Notamment, une superficie de l'ordre de 80 mm2 peut donner satisfaction.
La zone 2 comporte un ensemble de nanoparticules. Une schématisation de certaines de celles-ci est donnée aux figures 1 et 2, sous forme de filaments correspondant à des nanofils.
Comme indiqué précédemment, l'invention ne fait pas d'hypothèse sur la nature des nanoparticules. Il peut s'agir de nanofils 3 mais aussi de particules d'autres types, notamment sphériques, en un ou plusieurs matériaux. Les matériaux utilisables sont des matériaux métalliques tels que l'argent ou le cuivre, ou encore de ΓΙΤΟ ; ces matériaux sont généralement capables de produire de la chaleur lorsqu'ils sont soumis à un champ électrique. On peut également employer des matériaux électroluminescents qui produisent de la lumière (dans le spectre visible ou non) en réponse à un courant électrique ou à un champ électrique, généralement relativement fort, tels que le sulfure de zinc dopé au cuivre et à l'argent, le diamant dopé au bore, les semi-conducteurs de type lll-V, ou des semi-conducteurs organiques tels que le bipydrine (bpy).
Un ou plusieurs repères 4 peuvent être disposés, préférentiellement sur le contour de la zone 2, de sorte à permettre sa localisation visuelle par un utilisateur. Dans l'exemple de la figure 1 , quatre repères sont chacun disposé à l'un des sommets du contour carré de la zone 1 .
La figure 2 est une vue de détail de la zone 2 telle que dans le mode de réalisation de la figure 1 . Des nanofils 3 y sont plus particulièrement visibles bien que représentés schématiquement. Il faut comprendre qu'un réseau de nanofils est formé suivant un arrangement pratiquement unique de sorte que la dispersion des nanoparticules dans la zone 2 est un élément de singularisation du dispositif de l'invention. En outre, cette singularisation du dispositif de par la répartition de l'ensemble de nanoparticules, est accentuée ou rendue plus facilement détectable par l'intermédiaire d'une caractérisation de chemins de percolation 7 électrique. Le repère 7 schématise la présence d'un chemin de percolation 7 selon l'invention. De sorte à mettre en œuvre la révélation de ces chemins de percolation 7 et les activer, des électrodes 5 sont par ailleurs présentes dans le dispositif.
La fonction des électrodes 5 est de soumettre l'ensemble de nanoparticules à un signal électrique, particulièrement une tension ou un courant, de sorte à activer des chemins de percolation qui sont en correspondance avec les électrodes 5. Plus précisément, entre deux électrodes 5, on peut constater la présence d'un ou plusieurs chemins de percolation suivant un nombre et un arrangement de chemins unique dans le dispositif dans la mesure où la dispersion des nanoparticules a été faite de manière aléatoire.
Ainsi, au moins un jeu de deux électrodes 5 est nécessaire selon la présente invention. Leur fonction étant une conduction électrique, on pourra utiliser tous matériaux susceptibles de raccorder électriquement la zone 2 à une source électrique.
Il pourra s'agir des matériaux métalliques, d'oxydes métalliques conducteurs, de polymères conducteurs. Les exemples évoqués précédemment pour les nanoparticules sont aussi utilisables.
La forme des électrodes 5 n'est pas limitée. On pourra avoir recours à des formes carrées, rectangulaires, triangulaires, circulaires, polygonales. En outre, les électrodes 5 peuvent être pleines ou se présenter sous forme d'un contour fermé ou non. À titre indicatif, on pourra par ailleurs utiliser des dimensions d'électrode 5 compatibles avec des technologies actuelles de raccordement, notamment à des cartes à pointes ou à des pointes de tests manuels. À ce titre, une dimension minimale d'électrode peut être retenue à 10 microns * 10 microns, et une dimension maximale indicative peut être la suivante : 100 microns x 100 microns. Typiquement, une dimension dans le plan de la face du support 1 de 50 microns * 50 microns peut donner satisfaction.
Au moins deux électrodes 5 sont formées de sorte à constituer un jeu utilisable pour tracer des chemins de percolation 7 entre lesdites électrodes. Pour affiner la caractérisation du dispositif, il peut être avantageux de disposer plus de deux électrodes 5. C'est le cas de l'exemple de la figure 2 sur laquelle quatorze électrodes 5 sont organisées en deux groupes. On comprend que par cette disposition, c'est potentiellement une combinaison de chacune de ces quatorze électrodes 5 avec une autre quelconque des autres électrodes 5 qui permet de former un jeu d'électrodes 5 utilisable. Une électrode 5 peut servir à former plusieurs jeux d'électrodes. Il n'est pas absolument nécessaire que toutes les paires potentielles d'électrodes 5 forment un jeu actif. On comprend néanmoins que la multiplication des jeux d'électrodes 5 permet de multiplier les arrangements de chemins de percolation 7 qui sont identifiables par invention.
Les figures 5 à 9 montrent des variantes d'implantation des électrodes 5 sur la zone 2. Dans le cas de la figure 5, six électrodes 5 sont présentes et réparties à proximité du pourtour de la zone 2, en formant deux groupes de trois électrodes 5. Dans le cas de la figure 6, six électrodes sont à nouveau formées mais sont disposées à des emplacements différents à l'intérieur de la zone 2. Une autre variante est montrée en figure 7 dans laquelle les six électrodes sont réparties de sorte à s'appliquer à proximité de bordures différentes du contour de la zone 2.
L'organisation des électrodes 5 peut être régulière ou non sur la surface de la zone 2. Dans le cas de la figure 8, une organisation matricielle est proposée en trois rangées et trois colonnes. Enfin, dans le cas de la figure 9, le contour des lettres est exploité pour placer les électrodes 5.
D'une manière générale, il est souhaitable que les électrodes 5 ne chevauchent pas les bords de la zone 2 de sorte à être intégralement en application sur l'ensemble de nanoparticules.
La figure 3 illustre une variante plus tridimensionnelle dans la mesure où la zone
2 s'étend cette fois suivant une dimension en épaisseur plus conséquente, par exemple de quelques microns. On comprend que, dans cette configuration, les chemins de percolation 7 peuvent s'étendre suivant les trois dimensions de l'espace de sorte à former des arrangements plus complexes.
La figure 4 présente cette possibilité avec un chemin de percolation 7 s'étendant entre deux électrodes 5 situées dans un même plan et un autre chemin de percolation 7 s'étendant entre deux électrodes 5 situées dans des plans différents.
Sur ces deux figures, une forme parallélépipédique rectangle de la zone 2 est illustrée de manière non limitative. Au moins une électrode 5 est située au niveau d'une première face de la zone 2 et au moins une autre électrode 5 est située sur une autre face. On notera que les électrodes 5 ne sont pas nécessairement en surface de la zone 2. Par exemple, elles pourraient être noyées dans le volume intérieur de la zone 2 et raccordées à l'extérieur par un système de connexion traversant l'épaisseur de la zone 2.
Dans le cas des figures 3 et 4, on s'arrange pour qu'au moins une partie des électrodes 5 disposées sur une des faces de la zone 2 soient accessibles par l'autre face, avantageusement opposée. Dans ce cas de figure, des vias peuvent être formés entre un élément de reprise de contact (qui peut être similaire dans sa forme et sa structure à une électrode 5) et l'électrode 5 à raccorder. Suivant une possibilité, le via 6 est isolé électriquement relativement à la zone 2 de sorte à ne pas interférer en termes de conduction électrique avec l'ensemble de nanoparticules.
Dans certains modes de réalisation, et particulièrement lorsque la zone 2 s'étend substantiellement suivant trois dimensions, l'ensemble de nanoparticules peut être noyé dans un milieu, encore dénommée matrice. De manière préférée, ce milieu est en un matériau diélectrique de sorte à ne pas interférer avec la fonction de conduction électrique des chemins de percolation. Il peut s'agir de matériau gazeux, tel que l'air, ou encore solide et notamment des matériaux inorganiques (verre, semi-conducteur ou diélectrique), ou organiques (tels que des polymères du style polystyrène, polymetacrylate de méthyle, fluoropolymères, poly-4-vinylphénol). Suivant une autre possibilité, ce milieu peut être électriquement conducteur, par exemple en conducteurs organiques (tel que du PEDOT:PSS ou polyaniline) ou semi-conducteur (polythiophène (PT), pérylène diimide, pentacène notamment). On pourra alors jouer sur la différence de résistivité électrique entre l'ensemble de nanoparticules et le milieu considéré de sorte à mettre en évidence les chemins de percolation 7. On décrit ci-après des utilisations possibles des dispositifs de l'invention. Dans le cas où le dispositif est employé dans un composant à fonction électrique, par exemple à des fins de chauffage ou de dégivrage ou encore pour former une électrode électriquement conductrice d'un dispositif électrique, l'utilisation de l'invention consiste à caractériser l'ensemble de nanoparticules muni d'électrodes par l'arrangement des chemins de percolation. Un intérêt peut en être le contrôle de la qualité de la fabrication par exemple pour détecter un niveau satisfaisant de répartition des chemins de percolation ou des zones mortes, non suffisamment (ou pas du tout) pourvues de chemins de percolation.
Dans le cas où le dispositif est employé à des fins d'identification unique d'un objet portant ledit dispositif, on recherchera généralement à tracer ledit dispositif par reconnaissance de son arrangement unique des chemins de percolation.
Suivant une première possibilité, la lecture des chemins de percolation peut s'opérer au moyen d'un appareil de thermographie, et avantageusement un appareil de thermographie IR (infrarouge) synchrone. Ces équipements disposent actuellement d'une caméra InSb sensible aux longueurs d'ondes comprises entre 3 et 5 μηη (MIR). D'une manière générale, ce mode de lecture permet, en présence d'un champ électrique appliqué aux électrodes, d'évaluer les conséquences optiques de l'effet Joule au travers des chemins de percolation. On peut ainsi évaluer l'arrangement spatial de ces chemins activés par le signal électrique. D'une manière générale, selon la présente invention, la position d'un chemin de percolation s'entend de son évaluation et de son arrangement dans l'espace.
D'autres modes de lecture sont envisageables en particulier dans des domaines autres que l'infrarouge, notamment si les nanoparticules sont capables d'émettre dans des longueurs d'ondes différentes sous sollicitation électrique. Dans ce cadre, des moyens optiques peuvent être employés pour détecter une luminescence produite lors d'un effet Joule au travers des chemins de percolation.
Suivant ce mode d'analyse, il convient d'appliquer un signal électrique au niveau des électrodes d'un jeu considéré. À cet effet, le dispositif comporte de préférence une source électrique, par exemple une source de courant ou de tension. De préférence, pour un type de dispositif donné, on applique toujours la même valeur de signal électrique. Typiquement, si la source est une source de tension, on appliquera un niveau de tension prédéterminée pour tout dispositif identique. Éventuellement, le niveau de tension, ou plus généralement le niveau de valeur de la grandeur électrique, peut être choisi supérieur à une valeur préfixée.
On notera que dans le cas d'utilisation d'un dispositif présentant plus de deux électrodes 5, on peut employer une carte à pointes présentant un nombre équivalent de pointes et dans laquelle certaines pointes uniquement sont actives. Ainsi, les utilisateurs du dispositif n'ont pas forcément connaissance du nombre et de la position des électrodes 5 réellement exploitées pour la lecture.
Suivant une autre possibilité qui peut se présenter de manière alternative ou combinée à la lecture précédente, on opère une détermination de la résistance au passage d'un courant au travers du chemin de percolation lors de l'application d'un signal électrique entre les deux électrodes 5 d'un jeu. Cette donnée est fortement liée à la configuration et au nombre des chemins de percolation s'étendant entre les deux électrodes si bien qu'elle peut représenter une identification électrique des chemins de percolation.
Dans une application liée à l'authentification, un procédé de caractérisation de l'invention peut démarrer par une phase d'acquisition dans laquelle le dispositif est analysé de sorte à identifier ses caractéristiques en termes de chemin de percolation et à stocker des données correspondant à cette identification de caractéristiques. Dans ce cadre, on dispose un appareil pour caractériser les chemins de percolation, tel un thermographe, de sorte à analyser le dispositif considéré. Par ailleurs, au moins deux électrodes du dispositif considéré sont raccordées à la source d'alimentation. Il s'ensuit une activation des chemins de percolation qui peut être reconnue et caractérisée par l'appareil, notamment sous forme de caractérisation géométrique et spatiale de l'arrangement des chemins de percolation entre les électrodes ou encore sous forme de niveau de résistance entre lesdites électrodes. Les données issues de l'appareil sont caractéristiques du dispositif et permettent de façon probabilistiquement certaine une traçabilité unique de ce dernier.
Les données relatives à cette caractérisation peuvent être stockées de manière informatique, par exemple au niveau de moyens de stockage d'un serveur informatique.
Lorsque l'on souhaite, ultérieurement, opérer une authentification du dispositif ou de l'objet portant ce dispositif, on réitère les étapes d'association de l'appareil avec le dispositif et de raccordement électrique à la source d'alimentation. Une nouvelle lecture des arrangements des chemins de percolation est opérée. Avantageusement, on accède alors aux données précédemment stockées de sorte à confronter celles-ci aux informations fraîchement acquises. Si celles-ci sont similaires de sorte qu'elles révèlent une position identique des chemins de percolation et/ou un même niveau de résistance électrique, on peut générer une indication révélant que le dispositif nouvellement analysé était identique à celui de la phase d'acquisition préliminaire. On peut notamment ainsi contrôler l'authenticité du dispositif au cours de son utilisation. Éventuellement, le stockage informatique comprend des données relatives à une pluralité de dispositifs identiques et la phase de comparaison permet d'associer un dispositif donné avec une série de données originalement acquises pour l'un des dispositifs de la base de données, de sorte à le reconnaître comme authentique. Des fonctionnalités équivalentes à celles actuellement mises en œuvre par des codes- barres ou des QR codes, même bien plus sécurisées, sont envisageables grâce à l'invention.
Éventuellement, la lecture des chemins de percolation peut être complétée par une lecture d'un premier degré de sécurité, au moyen d'une analyse microscopique (par microscopie électronique ou à fluorescence par exemple) de l'arrangement des nanoparticules. On dispose ainsi d'un deuxième mode opératoire d'identification mais ce dernier sera généralement de moindre précision et plus facilement contournable que celui de l'invention ; par ailleurs, ce mode de lecture peut s'avérer plus complexe à mettre en œuvre que la caractérisation des chemins de percolation ici proposée.
On donne ci-après un exemple de fabrication de dispositifs selon l'invention, reposant sur un ensemble de nanofils, mais il est généralisable à d'autres nanoparticules, telles des nanoparticules sphériques, ou à une combinaison de plusieurs types de nanoparticules (de taille, de composition, de forme différentes..).
La fabrication pourra être établie indépendamment de la production d'un objet qui le porte, ou encore la phase d'acquisition des données d'identification des arrangements des chemins de percolation peut être opérée dans des lieux distincts de ceux de la fabrication du dispositif. Cette indépendance des entités fabrication du produit / de production de dispositifs / de caractérisation des chemins de percolation est donc un élément de sécurité supplémentaire. Différentes informations issues de la phase d'acquisition pourront être stockées dans un endroit sécurisé chez le fabricant en un ou plusieurs lieux ou dans plusieurs bases de données informatiques. Ces informations pourront être consultables à distance (par des personnes accréditées) ou non.
Dans l'exemple de nanofils, on peut opérer la mise en solution de nanofils 3 dans un solvant qui est évaporé par la suite notamment par recuit thermique. La concentration en nanofils 3 de ce mélange est de préférence prédéterminée et permettra de fixer une densité de nanoparticules dans la zone à couvrir. De préférence, la densité est choisie pour se placer au seuil de percolation.
La densité s'entend ici de la proportion en volume (qui peut être de faible épaisseur donc dans certains cas assimilable à une surface), de nanoparticules dans le milieu environnant les nanoparticules dans la zone 2 ; c'est donc avec une densité volumique, parfois surfacique, (cas d'une zone en couche mince). En cas de dépôt à partir de nanoparticules en solution, la concentration de cette solution est corrélée à la densité recherchée.
Pour une zone de nanoparticules à former, comme dans la réalisation de la figure 2, la zone où les nanofils d'argent ont été dispersés peut représenter environ 6,5 mm 12,2 mm. Le seuil de percolation est atteint pour une quantité de nanofils de l'ordre de 4,8 à 7,2*106 nanofils ;
Pour déterminer à quel niveau de densité de nanoparticules le seuil de percolation est atteint, on peut recourir à une approche expérimentale, en testant plusieurs concentrations de solutions de nanoparticules et en analysant à chaque fois le niveau de percolation atteint. On peut aussi recourir à une approche calculatoire comme indiquée par la formule ci-dessous pour des nanofils et issue du mémoire dethèse de Daniel Langley, intitulée « Silver nanowire networks : effects of percolation and thermal annealing on physical properties » ; Université de Grenoble, 2014. Engli 133345> :
Figure imgf000016_0001
Avec :
N99 : nombre de nanofils nécessaires pour obtenir 99 % de chemins qui sont percolants (soit en pratique une garantie de percolation entre deux électrodes);
Lw : longueur des nanofils ;
l_s : dimension de la zone délimitée par les électrodes (2 dans ce cas précis) pour un système supposé carré.
Le transfert des nanoparticules sur le support peut se faire de différentes manières. Dans le cas d'une zone 2 qui est de faible épaisseur (assimilable à une dispersion quasiment en deux dimensions sur le support), on peut former l'ensemble de nanoparticules par une couche en surface du support. Cela peut se faire à partir de la solution de nanoparticules précédemment discutée.
Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour déposer cette solution, telles que : plonger le support dans un bain, le spin-coating, le dépôt de goutte sur le support, l'impression.
On peut aussi recourir au dépôt de solution par nébulisation (ou spray) qui présente de multiples avantages : outre la distribution homogène des nanofils sur de grandes surfaces, elle offre la possibilité de localiser le dépôt via l'utilisation de masques et ce sans restriction particulière quant au type de substrat. D'autre part, le déplacement de la tête de nébulisation selon trois directions rend même possible l'impression de dépôts conformables en 3D.
Pour ces méthodes employant des solutions, un séchage est alors souhaitable pour ne converser en place que l'ensemble de nanoparticules.
Dans une approche surfacique de formation de la zone comportant l'ensemble de nanoparticules, on peut avantageusement former les électrodes après réalisation de cet ensemble.
A cet effet, des techniques microélectroniques sont possibles, telles que le dépôt en phase vapeur, chimique et/ou physique, ou l'électrodéposition. On peut aussi employer des techniques électroniques flexibles, telles que la sérigraphie, l'héliographie, l'impression à jet d'encre conductrice.
Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées à des caractéristiques techniques décrites dans le contexte d'autres modes de réalisation décrits à titre exemplaire et non limitatif, dont ceux expliqués en détail ci-dessus.
REFERENCES
1 . Support
2. Zone de dispersion
3. Nanofil
4. Repère
5. Electrode
6. Via
7. Chemin de percolation
8. Première face
9. Deuxième face

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système comprenant un dispositif qui comprend un support (1 ), un ensemble de nanoparticules électriquement conductrices dispersées de manière aléatoire dans une zone (2) du support (1 ) et au moins un jeu de deux électrodes (5) disposées de manière distante l'une de l'autre dans la zone (2) du support (1 ), une pluralité de nanoparticules de l'ensemble de nanoparticules définissant au moins un chemin de percolation électrique (7) entre les deux électrodes (5) dudit au moins un jeu, le système comprenant en outre un appareil de caractérisation de chemins de percolation (7), l'appareil comprenant une source électrique agencée pour appliquer un signal électrique entre les deux électrodes (5) de sorte à activer au moins un chemin de percolation (7), l'appareil étant configuré pour évaluer au moins une caractéristique du au moins un chemin de percolation (7) révélée par l'activation du au moins un chemin de percolation (7), la au moins une caractéristique comprenant la position du au moins un chemin de percolation (7).
2. Système selon la revendication précédente, dans lequel l'appareil comprend un thermographe.
3. Système selon la revendication précédente, dans lequel le thermographe est du type infrarouge synchrone ou électroluminescent.
4. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la densité volumique de l'ensemble de nanoparticules dans la zone (2) du support (1 ) est supérieure ou égale au seuil de percolation.
5. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les deux électrodes (5) sont disposées sur une même face de la zone (2) du support (1 ).
6. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel une première des deux électrodes (5) est disposée sur une première face (8) de la zone (2) du support (1 ), une deuxième des deux électrodes (5) est disposée sur une deuxième face (9), différente de la première face, de la zone (2) du support (1 ).
7. Système selon la revendication précédente, comprenant un chemin d'accès électrique entre la deuxième électrode (5) et la première face (8).
8. Système selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel la première face (8) et la deuxième face (9) sont des faces opposées de la zone (2) du support (1 ).
9. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins trois électrodes (5) au moins pour partie combinables par paires de sorte à former une pluralité de jeux d'électrodes (5).
10. Système selon la revendication précédente, dans lequel pour au moins deux jeux d'électrodes (5) de la pluralité de jeux d'électrodes (5) au moins un de leurs chemins de percolation (7) électrique est différent.
1 1 . Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble de nanoparticules comprend des nanofils (3) et/ou des nanotubes.
12. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble de nanoparticules est situé à la surface du support (1 ).
13. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'appareil est configuré pour évaluer une valeur de résistance électrique entre les deux électrodes (5) du au moins un jeu de deux électrodes.
14. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant plusieurs dispositifs, les dispositifs étant distincts et/ou identiques hormis en ce qui concerne la dispersion de leurs ensembles de nanoparticules.
15. Procédé de caractérisation pour un système selon l'une des revendications précédentes, comprenant une phase d'évaluation comprenant:
- une application d'un signal électrique entre les deux électrodes (5) d'un jeu de deux électrodes, de sorte à activer le ou les chemins de percolation (7) présents entre les deux électrodes (5) ;
- une caractérisation du au moins un chemin de percolation (7), comprenant une évaluation de sa position lors de l'application du signal électrique entre les deux électrodes (5).
16. Procédé selon la revendication précédente, comprenant, avant la phase d'évaluation, une phase d'acquisition comprenant :
- une application préliminaire d'un signal électrique entre les deux électrodes (5) d'un jeu de deux électrodes (5), de sorte à activer le ou les chemins de percolation présents entre les deux électrodes (5);
- une caractérisation du au moins un chemin de percolation, par évaluation de sa position lors de l'application préliminaire ;
- un enregistrement de données relatives au résultat de la caractérisation ;
le procédé comprenant, après la phase d'évaluation, une comparaison des données relatives au résultat de la caractérisation de la phase d'acquisition et de données relatives au résultat de la caractérisation de la phase d'évaluation.
17. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, la caractérisation du au moins un chemin de percolation (7) comprenant une évaluation de la résistance électrique entre les deux électrodes (5).
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