IBM mise sur les nanotubes pour l'electronique de demain

Phaedon Avouris, responsable du Nanoscale Science Science La science est désormais l’affaire de tous. Découvrez la science d’une manière ludique et active. Nous vous proposons d’en découvrir plus sur nos expéditions à la voile, découverte du plancton. and Technology Group
du IBM T. J. Watson Research Center a presente une conference remarquee
lors du Nanotech 2005 de Los Angeles sur l’utilisation des nanotubes de
carbone pour l’electronique et l’optoelectronique du futur. Pour IBM, le
principal probleme de l’electronique actuelle n’est plus de reduire la
taille des composants, mais d’en ameliorer les performances. En effet,
diminuer encore la longueur de canal des transistors ou les epaisseurs
d’oxyde de grille amene a se confronter a des limites au-dela desquelles
les lois physiques qui regissent le comportement des composants ne sont
plus les memes. La tendance pour le moyen terme est donc plutot de
chercher a ameliorer les performances des dispositifs en faisant appel a
des materiaux nouveaux ou des structures differentes : utilisation de
SiGe, de Si contraint, de substrats SOI (Silicon On Insulator), de
nouveaux dielectriques, etc. Pour le plus long terme, IBM semble placer
beaucoup d’espoirs sur l’utilisation des nanotubes de carbone. Ces
objets possedent un certain nombre de qualites tres appreciables pour
des applications dans le domaine des circuits integres. Tout d’abord,
leur comportement electrique peut etre soit metallique, soit
semiconducteur, ce qui permet de les utiliser aussi bien pour les
interconnexions que pour les dispositifs. Ce sont des materiaux dans
lesquels le transport de charge est unidimensionnel, avec donc tres peu
de pertes et un mode de transport balistique ou quasi-balistique, qui
permet theoriquement d’atteindre le domaine du THz. De plus, puisqu’il
n’y a pas de liaisons pendantes dans un nanotube, il n’est pas
necessaire de le passiver comme le silicium, ce qui autorise un grand
choix de materiaux pour l’isolant de grille. Enfin, les nanotubes
semiconducteurs ont un gap direct, ce qui en fait de bons candidats pour
l’optoelectronique. Il reste evidemment un certain nombre de difficultes
a surmonter. La toute premiere est la grande sensibilite des proprietes
physiques des nanotubes vis-a-vis de leur structure, comme par exemple
la dependance du gap energetique envers le diametre. Il faudra donc
savoir produire des nanotubes de geometrie et de diametre bien definis
pour fabriquer des dispositifs aux caracteristiques controlees. Une
autre difficulte vient des contacts metal-nanotube de carbone a mettre
en oeuvre pour la realisation de transistors, qui introduisent une
barriere Schottky au point de contact qui peut dominer le fonctionnement
du dispositif. Il faut egalement souligner la grande sensibilite des
proprietes de conduction des nanotubes a leur environnement chimique, ce
qui en fait certes des materiaux de choix pour le developpement de
capteurs, mais qui peut poser des problemes pour le developpement de
circuits integres. Les chercheurs d’IBM qui ont deja publie de nombreux
travaux sur la caracterisation des transistors a effet de champ bases
sur des nanotubes de carbone, etudient en detail ces differents
problemes poses par l’integration des nanotubes pour la fabrication de
circuits electroniques, et meme si toutes les difficultes sont encore
loin d’etre surmontees, il n’apparait pas aujourd’hui d’obstacle majeur
au developpement d’une filiere technologique s’appuyant sur les
nanotubes de carbone.