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RÉSUMÉ
Les hétérostructures semi-conducteurs sont devenues incontournables dans le développement de la nanoélectronique et la nanophotonique. Cet article propose un tour d’horizon de ces composants à hétérostructures et des domaines couverts par leurs applications. Tout récemment, l'obtention d'interfaces de grande qualité permet d'atteindre une précision de l'ordre de la demi-couche atomique. Les exemples retenus illustrent parfaitement l'intérêt de ces structures hors normes : transistors bipolaires à hétérojonctions, effet tunnel résonnant interbande, lasers à cascade quantique. L'article s'ouvre pour terminer sur le confinement multiple avec les hétérostructures bi et tri-dimensionnelles
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INTRODUCTION
Les hétérostructures semi-conductrices sont devenues incontournables dans le développement de la nanoélectronique et de la nanophotonique, impliquant l'émergence d'une nouvelle classe de dispositifs basée sur l'exploitation quasi systématique de la nature ondulatoire des particules.
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Hétérostructures bi- et tridimensionnelles
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3. Applications en nanoélectronique et nanophotonique
Parmi les nombreuses applications des hétérostructures unidimensionnelles en nanoélectronique et nanophotonique, trois ont été retenues dans la mesure où elles utilisent les dernières avancées des connaissances aussi bien dans le domaine conceptuel que dans la maîtrise des matériaux nécessaires à leur élaboration.
3.1 Transistors bipolaires à hétérojonctions (TBH) pour le térahertz
La montée en fréquence des transistors a longtemps été dominée par les progrès fulgurants des transistors à effet de champ à hétérostructure de type HEMT, au détriment des transistors bipolaires au silicium dont les fréquences caractéristiques restaient faibles. Alors que la diminution des largeurs de grille jusqu'à quelques dizaines de nanomètres permet encore par simple loi d'échelle d'améliorer les performances des transistors à effet de champ (cf. § 4.1 sur les guides d'ondes électroniques), pour les transistors bipolaires, il a fallu des changements de concept radicaux pour autoriser la montée en fréquence jusqu'à plusieurs centaines de gigahertz. Si, dans les transistors à effet de champ à hétérostructure, le but était de séparer spatialement la couche donneuse d'électrons de celle où s'effectuait le transport (amélioration de la mobilité dans un matériau non dopé et donc limitation du temps de transport dans le canal), l'introduction des hétérostructures dans les transistors bipolaires a pu se faire à plusieurs niveaux. Tout d'abord, l'introduction d'une hétérostructure simple à la jonction émetteur-base a permis d'améliorer sensiblement l'efficacité d'injection des porteurs, injectés à vitesse initiale non nulle par comparaison à une simple jonction p-n, réduisant ainsi le temps de passage de la jonction...
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - TSAI (M.-K.), TAN (S.-W.), YANG (Y.-J.), LOUR (W.-S.) - Improvements in direct-current characteristics of Al0,45Ga0,55As-GaAs digital-grade superlaticce emitter HBTs with reduced turn-on voltage by wet oxydation. - IEEE Transactions on Electron Devices, 50(2), p. 303-9 (2003).
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