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RÉSUMÉ
Au sein du milieu scientifique, la nanoélectronique est un axe privilégié par la recherche. En effet, elle représente un enjeu technologique majeur pour faire face aux multiples défis technologiques lancés par la miniaturisation des dispositifs. L’idée est de promouvoir l’interdisciplinarité entre la physique, la chimie, la biologie, etc. Cet article propose une étude de la nanoélectronique qui permet d’ouvrir une porte sur le nanomonde. L’électronique ultime est abordé à travers le transistor monoélectron. Les filières émergentes sont ensuite analysées : composants quantiques, électroniques de spin et moléculaire, et nouvelles architectures.
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INTRODUCTION
Au-delà d'un prolongement naturel de la microélectronique vers les basses dimensions et les très hautes fréquences, la nanoélectronique représente un enjeu technologique majeur. Selon les prévisions, cette (r)évolution se situe à l'horizon 2020 pour le milieu économique, c'est-à-dire aujourd'hui dans les laboratoires de recherche.
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3. Filières émergentes : du composant à l'architecture
Parallèlement à la technologie MOS se développent des démarches originales visant à concevoir des composants aux fonctionnalités nouvelles. Deux voies principales peuvent être distinguées : la première explore les effets de localisation multiple des électrons et cherche comment ils peuvent être exploités, tout en restant dans le cadre de dispositifs semi-conducteurs classiques ; la seconde exploite d'autres propriétés des électrons, comme le spin, ou d'autres types de matériaux comme les nanotubes de carbone ou de molécules plus ou moins complexes. Nous verrons comment ces dispositifs peuvent mener à l'émergence de nouvelles architectures de circuits.
Lorsque l'on évoque la miniaturisation des composants électroniques, on y associe systématiquement la montée en fréquence. Pour les composants nanométriques, la frontière du térahertz devrait pouvoir être franchie. On atteint dans ce cas, en termes de longueurs d'onde, le domaine submillimétrique (λ ≈ 0,1 mm). Aujourd'hui déjà, des dispositifs de l'électronique non linéaire, à base de diodes Schottky largement submicroniques, ont montré des performances au-delà de 2 THz (applications pour la radioastronomie par le Jet Propulsion Laboratory). De l'autre côté du spectre, en optique, la longueur d'onde des télécommunications est de 1,55 µm. Des applications en infrarouge, ou infrarouge lointain, basées sur les techniques de l'optique sont très nombreuses autour de λ ≈ 10 µm. Entre les deux apparaît ce gap térahertz convoité par les deux communautés. On y trouve des applications dans le spatial, l'environnement ou la sécurité (imagerie térahertz). Pousser les techniques de la microélectronique dans ses derniers retranchements pour atteindre ces longueurs d'onde reste encore une question ouverte et les premières réponses convaincantes semblent venir de l'optique, même si les techniques d'ingénierie de bande interdite chères à la microélectronique III-V sont à la base de ces récents...
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BIBLIOGRAPHIE
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