19.04.2010

Des chercheurs fribourgeois déchiffrent le code des matériaux d’oxyde

Les composants électroniques font désormais partie de notre quotidien. Les nanostructures d’oxyde peuvent les rendre encore plus efficaces et performants. Grâce à une nouvelle méthode, une équipe de chercheurs de l’Université de Fribourg a réussi à mieux comprendre les caractéristiques électroniques de ces nanostructures présentant un fort potentiel d’avenir. Les résultats de cette recherche viennent d’être publiés dans le journal Physical Review Letters.

Les composants électroniques font partie intégrante des nombreux appareils désormais indispensables dans notre quotidien, tels que les ordinateurs, les téléphones mobiles ou les caméras digitales. Constitués de plusieurs couches très minces dotées de semi-conducteurs, ces composants fonctionnent grâce aux propriétés des surfaces de contact entre les couches : c’est en effet à cet endroit que se trouvent les électrons mobiles permettant la fabrication des signaux digitaux électroniques. Les composants électroniques actuels sont fabriqués, pour leur grande majorité, à base de silicium, un matériau semi-conducteur dont les propriétés physiques sont bien connues. Il faut pourtant s’attendre à ce que les limites de la miniaturisation soient très bientôt atteintes.

Espoirs d’avenir
Pour assurer une technologie d’avenir dans l’électronique, les matériaux d’oxyde constituent des candidats particulièrement prometteurs. Ils offrent un spectre incomparablement riche en propriétés individuelles spécifiques permettant aux composants électroniques de fonctionner différemment, notamment avec les supraconducteurs à haute température, la magnétorésistance colossale, ou encore la ferro- et la piézo-électricité. D’énormes progrès ont été réalisés ces dernières années dans la fabrication des minces couches d’oxyde de haute qualité et de leur surface de contact. On a ainsi récemment constaté que des porteurs de charge peuvent être obtenus à la surface de contact entre les isolateurs LaAlO3 et SrTiO3 avec une concentration minime et une mobilité élevée inattendue. Les premiers prototypes ont déjà été réalisés. Ces découvertes laissent espérer la fabrication prochaine de composants électroniques plus rapides et plus performants grâce à de tels oxydes.

Une méthode pour mieux comprendre
Avant cela, il faudra encore analyser plus précisément et mieux comprendre les propriétés électroniques de ces oxydes, ainsi que leurs surfaces de contact. Les chercheurs du groupe du Prof. Christian Bernhard, du Département de physique de l’Université de Fribourg et du Fribourg Center for Nanomaterials (FriMat), en collaboration avec leurs collègues de l’Université d’Augsburg en Allemagne et du CNRS associé à l’Université Paris-Sud en France, ont fourni dans ce cadre une contribution importante à la recherche. Grâce à des expérimentations optiques sur les nanostructures LaAlO3 et SrTiO3, le Dr Adam Dubroka de l’Université de Fribourg a réussi à obtenir des informations détaillées sur la mobilité, la masse effective et le profil de profondeur de la concentration des électrons dans le domaine des surfaces de contact (voir illustration ci-dessous). Pour cela, il a utilisé la méthode spéciale de l’ellipsométrie infrarouge, que le groupe de travail du Prof. Christian Bernhard a développée et perfectionnée sur plusieurs années. Les mesures démontrent qu’à l’aide de cette méthode les propriétés des couches conductrices dans les nanostructures d’oxyde (et également dans d’autres systèmes) se laissent analyser en détail, même si elles ne mesurent que quelques nanomètres et ne présentent qu’une infime concentration de porteurs de charge.

Contacts : Prof. Christian Bernhard, Département de physique, 026 300 90 70, christian.bernhard@unifr.ch
Adam Dubroka, Département de physique, 026 300 90 69, adam.dubroka@unifr.ch

Physical Review Letters (Phys. Rev. Lett 104, 156807 (2010): http://link.aps.org/abstract/PRL/v104/e156807

Source : Service Communication et Médias, 026 300 70 34, communication@unifr.ch