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Défauts et piézo-résistance

par Rowe Alistair - publié le , mis à jour le

Aujourd’hui la contrainte mécanique est couramment utilisée pour améliorer la performance des dispositifs micro-électroniques. La réduction en taille de tels dispositifs, jusqu’à une échelle de longueur correspondant à l’écrantage électrostatique, change radicalement l’effet d’une contrainte mécanique sur ses propriétés électroniques. Nous étudions ces phénomènes nouveaux.

Contact : Alistair Rowe

La piézorésistance du silicium et d’autres semi-conducteurs massifs est bien connue depuis plusieurs décennies. La contrainte mécanique modifie la position des atomes dans l’espace et modifie ainsi la structure électronique du cristal et ses propriétés électroniques.

Image MEB d’un nanofil de silicium suspendu mécaniquement. Le processus de fabrication dit ’top down’ permet de contacter le nanofil électriquement avec des contacts ohmiques. La piézorésistance est obtenue en mesurant la résistance du nanofil lors d’une sollicitation mécanique en tension parallèle au nanofil.

Dans les nanofils de silicium des effets anomales de piézorésistance dont l’origine n’est toujours pas claire ont été observés. Nos recherches visent une meilleure compréhension de cet effet qui est potentiellement important pour les futurs nano-dispositifs en silicium.

Nous avons proposé le premier model faisant le lien entre la dépendance en contrainte mécanique du niveau de Fermi à la surface avec la piézo-résistance géante. Nos études suivants ont révélés une difficulté d’interprétation des données piézo-résistifs dans les nanofils. Plus récemment, nous avons démontré que les effets de concentration de contrainte géométrique dans les nanostructures sont à prendre en compte lors de l’interprétation des données. Nous venons de démontrer explicitement la dépendance en contrainte du niveau de Fermi ancré à une surface de silicium oxidée, et nous avons révélé que ce sont des défauts atomiques associé à cette surface qui sont les responsables pour un effet de piézo-impedance qui consiste en une piézo-résistance géante ainsi qu’un effet original de piézo-capacitance.

Cet effort est mené avec des collaborateurs à l’IEMN de Lille et à l’université de Melbourne. Pour plus d’informations contacter Alistair Rowe.