Universit Frre Mentouri Constantine Facult des sciences de

Université Frére Mentouri Constantine Faculté des sciences de technologie Département d’Electronique Master Genie Biomédicale Expose N°: 1 Préparer Par : Chekroud SOUFIANE Boumahrat WALID Année Pédagogique 2016 - 2017 Chargé du Cours : Dr: Telia

SOMAIRE 1) Introduction 2) La Nanostructure a) Matériaux de Nanostructures 3) Nano-lithographie 4) Le MODFET a) Structure 5) Transistor bipolaire a hétérojonction (HBT) a) Le transistor bipolaire b) Hétérojonction

c) Avantage de l’he te rojonction 6) L'effet tunnel résonnant 7) Hot-éléctron transistors 8) Résonant tunneling transistor 9) Single électron transistor 10) Conclusion

1) Introduction La nanoélectronique fait référence à l'utilisation des nanotechnologie dans la conception des composants électroniques, tels que les transistors. Bien que le terme de nanotechnologie soit généralement utilisé pour des technologies dont la taille est inférieure à environ 100 nanomètres [1].

2) La Nanostructure Une nanostructure est un assemblage d'atomes ou de molécules dont au moins une dimension est comprise entre 0, 1 et 100 nanomètres. En pratique, on tolère un certain débordement dans ces limites. Ainsi, un nanofil est une nanostructure dont le diamètre est compris entre 0, 1 à 100 nanomètres [2].

a) Matériaux de Nanostructures

3) Nano-lithographie Technique qui permet de dessiner des motifs sur une surface à l'aide d’un faisceau d'électrons. Elle est surtout utilisée dans l'industrie des nanotechnologies [3].

4) Le MODFET (modulated-doping field effect transistor) ou transistor à effet de champ à dopage modulé est un type de transistor à effet de champ (FET). Il est connu aussi sous le nom de HEMT (High Electron Mobility Transistor), ou transistor à électron à haute mobilité. Comme les autres FET, les MODFET sont utilisés dans les circuits intégrés comme interrupteur numérique [4].

a) Structure Un MODFET est constitué par une hétérojonction de type I (Si. Ge/Ge, Al. Ga. N/In. Ga. N, Al. In. As/Ga. In. As, Ga. In. As/Al. Ga. As, Al. Ga. As/Al. Ga, etc). L'hétérojonction est formée par plusieurs couches de dopage différent : une couche du matériau au gap le plus petit (Ga. As pour le MODFET Al. Ga. As/Ga. As par exemple) fortement dopé (n+) sur lequel sont connectés le drain et la source, une couche du matériau au gap le plus grand.

(Al. Ga. As toujours pour le MODFET Al. Ga. As/Ga. As) fortement dopé (n+) sur lequel est connectée la grille, une très fine couche de ce même matériau non dopé, et une épaisse couche du premier matériau non dopé [4].

5) Transistor bipolaire a hétérojonction (HBT) a) Le transistor bipolaire Dans cette section nous conside rerons la caracte ristique statique des transistors npn en fonctionnement normal : c. -a -d. , la jonction e metteur base est polarise e en direct et la jonction de base collecteur est polarise e en inverse [5].

b) Hétérojonction Une hétérojonction est une jonction constituée par deux semi-conducteurs différents. Elle peut etre graduelle en composition ou en dopage ou bien abrupte. Il faut noter ce pendant que le caractère abrupt ne peut être totalement obtenu en pratique. Suivant les méthodes d’e pitaxie, l’interface peut se faire sur des échelles de quelques monocouches en MBE ou s’e taler sur une dizaine de nm pour une e pitaxie en phase liquide[5].

c) Avantage de l’he te rojonction Le décalage de la bande de valence dans l’he te rojonction présente une barrière de potentiel pour les trous qui vont de la base vers l’emetteur. L’efficacite d’injection est proche de 1. C’est l’injection sélective qui permet dans un TBH de surdoper la base sans limiter le gain en courant par un efficacité d’injection trop faible. En pratique l’efficacite d’injection réelle devra tenir compte de recombinaison dans la ZCE[5].

6) L'effet tunnel résonnant On parle également d'effet tunnel résonnant dans le cas d’un puits de potentiel (succession de deux barrières de potentiel). Il y a résonance, et donc transfert à travers la structure, lorsque l'énergie de la particule incidente est égale à l'énergie de l'un des états discrets du puits quantique. Cet effet est au cœur même de notre sujet puisque l’on mènera notre étude dans le but d’identifier les paramètres essentiels à l’obtention de cet effet à travers nos hétérostructures.

Pour observer un tel phénomène, nous devons faire appel à une hétérostructure particulière : la diode à effet tunnel résonnant (RTD, de l’anglais Resonant Tunneling Diode). Celle-ci correspond à la combinaison d’au moins deux semi-conducteurs SC 1 et SC 2 assemblés de telle sorte qu’ils forment un puits de potentiel grâce à leur différence de gap. Le puits est bordé par des couches de semi-conducteurs intentionnellement dopés qui servent d’émetteur et de collecteur comme figuré ci-dessous [6]:

7) Hot-éléctron transistors Dans le transistor à électron chaud, qui est similaire en principe au transistor bipolaire, l'utilisation est faite d'électrons "froids" (les caméras majoritaires, en équilibre thermique avec le réseau) et les électrons "chauds" (les caméras minoritaires) plutôt que les électrons et des trous. Les électrons froids fournissent la conductivité nécessaire dans les différents Couches de l'appareil, tandis que les électrons chauds portent le signal d'entrée qui doit être amplifié

La distribution potentielle d'un tunnel typique à chaud, Amplificateur à transfert d'électrons (THETA) sous Le biais vers l'avant est montré dans la figure suivante [7]:

8) Résonant tunneling transistor A resonant-tunneling, heterostructure bipolar transistor having a quantum well between emitter contact and collector region is described. In one embodiment, a compositionally graded portion of the emitter region is adjacent to the base region, and there is a double barrier in the base region. In another embodiment the quantum well is defined by the emitter and a potential barrier in the base region. Further embodiments have a quantum well between emitter and collector regions or else within the emitter region [8].

9) Single électron transistor The discovery of periodic conductance oscillations as a function of charge density in very small transistors has led to a new understanding of the behavior of electrons in such small structures. It has been demonstrated that, whereas a conventional transistor turns on only once as electrons are added to it, submicronsize transistors, isolated from their leads by tunnel junctions, turn on and off again every time an electron is added.

This inusuel behavior Is primarily the result of the quantization of charge and the Coulomb interaction between electrons on the small transistor. However, recent experiments demonstrate that the quantization of energy is important as well [9].

10) Conclusion La nanotechnologie n’est pas seulement une révolution industrielle qui aide au développement du progrès, créatrice de valeur et d’emplois, mais aussi, une voie pouvant résoudre beaucoup de problème que possède notre monde. Elles ont révolutionné une partie des domaines de la vie quotidienne comme les nano-objets comme nous avons pu le voir dans la première grande partie, ces nano-objet on permit de rétrécir certain objet et d'améliorer leur caractéristique. . . ainsi que dans d'autres divers domaines comme dans la médecine notamment avec les médicaments qui ont pu se vectorisé et atteindre directement les organes contaminé, ou encore elle a pu trouver des remèdes pour certaine maladie génétique [10].

BIBLIOGRAPHIE [1]: https: //fr. wikipedia. org/wiki/Nanoélectronique [2]: https: //fr. wikipedia. org/wiki/Nanostructure [2]: https: //www. google. dz/search? q=type+de+nanostructures&safe=active&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0 ah. UKEwjfh. L 3 nt 53 UAh. XRERQKHQb. KAr. UQ_AUIBig. B&biw=1280&bih=739#imgrc=k. E 0 nrw. FWpuc. RUM [3]: http: //www. linternaute. com/dictionnaire/fr/definition/nanolithographie/ [4]: https: //fr. wikipedia. org/wiki/MODFET [5]: HBT. pdf [6]: http: //physique. unice. fr/sem 6/2013 -2014/Pages. Web/PT/Heterostructure/page 2. html [7]: hot-electron transistors. pdf [8]: https: //www. google. com/patents/US 4849799 [9]: https: //journals. aps. org/rmp/abstract/10. 1103/Rev. Mod. Phys. 64. 849 [10]: http: //nanotech-by-tacc. e-monsite. com/pages/conclusion. html