Décembre 2010
EDITO
NANOTECHNOLOGIES / ELECTRONIQUE AVANCEE
CENTRE D’INNOVATION ET D’USAGES EN SANTE
Les couches ultra-minces en tant qu’alternative au silicium
COEXEL a participé ce moisci à l’organisation de l’Assemblée Générale Constitutive du CIU Santé. Cette structure de mutualisation de moyens et de ressources scientifiques rassemble 6 plates-formes technologiques dédiées aux gérontechnologies, à la télémédecine, à la traçabilité en santé, à l’imagerie médicale … avec un focus sur l’expérimentation et la certification. NFC, OFFRE DE VEILLE Dans le cade du déploiement commercial de mytwip COEXEL a ouvert un nouvel espace test sur la thématique NFC, et propose de recevoir gratuitement un exemple de bulletin hebdomadaire. Pour cela, il suffit de remplir le formulaire disponible à l’aide du lien ci-dessous : <JE M’ABONNE> INFORMATION COEXEL Newsletter est une publication mensuelle gratuite spécialisée dans les domaines de la nanoélectronique, de l’optiquephotonique et de la RFID électronique organique. Les articles donnent un panorama des découvertes scientifiques les plus marquantes, des dernières tendances technologiques et de l’évolution des marchés d’application innovants. Pour toute nouvelle inscription ou pour informer vos collaborateurs, merci de remplir le formulaire ICI
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Rédaction L. PROVE NAT
Publié le : 22 Novembre 2010 | Par : Berkeley Lab News Des chercheurs du Berkeley Lab sont parvenus à intégrer des couches ultra-minces d’arséniure d’indium sur un substrat de silicium et à créer un transistor nanométrique possédant d'excellentes propriétés électroniques. Membre de la famille III-V des semiconducteurs, l'arséniure d'indium offre plusieurs avantages comme alternative au silicium, concernant notamment la mobilité et la vélocité des électrons. Cela en fait un candidat remarquable pour les prochains appareils électroniques faible puissance et grande vitesse. Le silicium possède certaines limites qui ont suscité une intense recherche de matériaux semi-conducteurs de remplacement capables d’être utilisés dans les futurs appareils. L’équipe s’est focalisée sur les composés III-V pour leurs propriétés de transport électronique. Le défi a consisté à mettre en place une méthode pour les ‘brancher’ et utilisant les technologies standards bas-coût, utilisées pour fabriquer des dispositifs électroniques à base de silicium d’aujourd’hui. Etant donnée la grande différence de maille entre le silicium et les composés III-V, la croissance hétéro-épitaxiale de ces composés directement sur des substrats de silicium est difficile et complexe, et cela aboutit souvent à un volume élevé de défauts. Pour cela, les chercheurs ont utilisé une technologie XOI, similaire à l’actuel SOI (‘Silicon-On-Insulator’), qui consiste à empiler une couche de semi-conducteur sur une couche d’isolant. Comme le montre l’image ci-contre, ils ont d’abord fait croître une couche mince d’arséniure d’indium monocristallin sur un premier substrat puis l’ont structuré sous forme de nano-rubans. Après avoir été retirés du substrat source à l’aide d’une gravure humide de la couche sacrificielle en-dessous, ces matrices de nano-rubans ont ensuite été transférées sur un substrat silicium / silice. Selon l’équipe, la performance électronique de ces transistors XOI est excellente, et elle s’explique par les petites dimensions de la couche active et le rôle critique joué par le confinement quantique qui sert à ajuster la structure de bande du matériel et les propriétés de transport. Ce concept peut aussi être utilisé pour directement intégrer sur des substrats silicium conventionnels, des photodiodes haute performance, des lasers ou encore des LED. + Lire la suite
Les promesses du photovoltaïque à concentration Publié le : 22 Novembre 2010 | Par : Techniques de l’Ingénieur Le site du CEA-Cadarache teste actuellement des unités photovoltaïques à concentration (CPV) montées sur un suiveur solaire. Cette technique permet de produire de l’électricité avec un rendement proche de 30%, tout en réduisant l’utilisation de matériaux semiconducteurs. Selon l’équipe, le rendement total du système dépassera les 27 %, soit environ 2 fois celui des panneaux silicium et 3 fois celui des couches minces, et grâce aux progrès de la recherche, les systèmes à concentration atteindront d’ici quelques années un rendement de l’ordre de 50 %. Le principe du CPV, développé en collaboration avec le CEALiten, est simple. L’énergie solaire est concentrée d’un facteur 900 à l’aide de Fresnel, sur des cellules III-V triple jonction à haut rendement. Chaque unité CPV actuelle génère une puissance de 7kW. L’installation de plusieurs centaines d’unités permet donc de créer des centrales solaires d’une puissance supérieure à 10 MW, ce qui correspond à la consommation électrique d’une ville de plus de 15.000 habitants. Selon les prévisions, le marché mondial du CPV devrait peser 3 milliards d’euros d’ici 5 ans et représenter 1 GW. Cela devrait représenter plus de 10 % du marché du photovoltaïque. + Lire la suite
Décembre 2010
OPTIQUE / PHOTONIQUE Un outil d’imagerie adapté à la nanoélectronique pour traquer les nanotubes Publié le : 16 Novembre 2010 | Par : Purdue Univ News Des chercheurs de Purdue University ont mis au point un nouvel outil d’imagerie permettant d’examiner rapidement des structures de taille nanométrique, et plus particulièrement les nanotubes de carbone simple brin. Cela pourrait peut-être accélérer leur utilisation dans la mise au point d’une nouvelle classe d’ordinateurs plus rapides et plus économes que ceux d’aujourd’hui. Les nanostructures semi-conductrices pourraient en effet être utilisées pour révolutionner l'électronique en remplaçant les composants et circuits conventionnels à base de silicium. Toutefois, un obstacle à leur application réside, car des versions métalliques se forment inévitablement durant le processus de fabrication, ce qui contamine les nanotubes semi-conducteurs. Afin de réaliser des nano-circuits efficaces, il convient de n’utiliser que les semi-conducteurs, et il est donc vital d’avoir une méthode permettant d’identifier les nanotubes métalliques. Les nanotubes simple brin sont formés par enroulement d'une couche de graphite d’un atome d'épaisseur, et ils ont donc un diamètre d'environ 1 nanomètre, ce qui les rend beaucoup trop petit pour être vu avec un microscope optique classique. Ils peuvent être vus avec un microscope à force atomique, mais cela fournit des caractéristiques morphologiques et de surface, et non pas l'état métallique du nanotube. Des chercheurs ont désormais découvert qu'une technologie avancée d'imagerie pourrait résoudre ce problème. Le système d'imagerie mis en place utilise un laser pulsé afin de déposer de l'énergie dans les nanotubes, et ainsi les mettre dans un état excité. Un autre laser, appelé sonde, détecte ensuite les nanotubes excités et révèle le contraste entre les nanotubes métalliques et ceux semi-conducteurs, comme le montre l’image ci-contre. Pour information, les chercheurs avaient été surpris lorsqu’ils ont remarqué que les nanoparticules métalliques et des nano-fils semi-conducteurs transmettaient et absorbaient différemment la lumière après avoir été exposés au laser pulsé. La technique, appelée absorption transitoire, mesure la ‘métallicité’ des nanotubes. Cette technique d’imagerie représente la seule méthode rapide pour faire la différence entre les deux types de nanotubes. Elle est de plus très commode par son caractère ‘label free’, ce qui signifie qu'il n’est pas nécessaire que les nanotubes soient marqués avec des colorants pour fournir un résultat convenable. Cette méthode de détection pourrait par ailleurs être combinée avec un autre laser afin de zapper les nanotubes métalliques afin de conserver uniquement les nanotubes semi-conducteurs au bout de la ligne de fabrication. Les chercheurs ont pour le moment travaillé avec des nanotubes de carbone sur une surface en verre. Les prochains travaux consisteront à réaliser cette opération avec des nanotubes sur une surface de silicium afin de déterminer les capacités de fonctionnement de cette technique dans des applications industrielles. Cette technique pourra également permettre d’étudier la manière dont les électrons se déplacent à l'intérieur de chaque nanotube. + Lire la suite
Un nouveau type de photo-nano-capteur compatible avec les plateformes nanoélectroniques Publié le : 14 Novembre 2010 | Par : Pittsburgh News Des chercheurs de l’University of Pittsburgh ont développé un photo-capteur de taille nanométrique pouvant être combiné avec des circuits électroniques de taille atomique pour produire des appareils hybrides optique et électronique présentant de nouvelles fonctionnalités. L’équipe a façonné un dispositif photonique de moins de 4nm de largeur, permettant une interaction photonique à la demande avec des objets aussi petits que des molécules uniques ou des boîtes quantiques. Autre aspect important, ce petit appareil peut être ajusté électriquement afin de modifier sa sensibilité à différentes couleurs du spectre visible, ce qui lui évite d’avoir besoin des filtres généralement utilisés par les autres capteurs pour séparer la lumière. Les chercheurs ont produit les dispositifs photoniques via une plateforme nanoélectronique réinscriptible développée au sein même du laboratoire. La méthode consiste à commuter un cristal d’oxyde entre un état isolant et un autre conducteur. En appliquant une tension positive au bout de la pointe d’un AFM, des fils conducteurs de quelques nanomètres de large sont alors créés. Ces fils peuvent ensuite être effacés à l’aide de la tension inverse. Selon l’équipe, ces résultats permettraient de nouvelles possibilités pour les appareils capables de détecter des propriétés optiques à l'échelle nanométrique et de délivrer cette information de manière électrique. + Lire la suite
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Décembre 2010
RFID / ELECTRONIQUE ORGANIQUE Vers de nouveaux chemins conducteurs pour des OLED toujours plus performantes Publié le : 04 Novembre 2010 | Par : Fraunhofer Press Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer travaillent à la mise au point d’un procédé de fabrication de lampes OLED (‘Organic Light-Emitting Diodes’) nettement plus grandes et à plus faible coût, ce qui les rendrait propices au marché de masse. Ces lampes, disponibles depuis peu, demeurent encore petites et chères. Les OLED utilisent des molécules spéciales capables d’émettre de la lumière dès qu’un courant les traverse, et sont considérées comme une base pour développer une nouvelle génération de lampes. Ces lampes auront une large surface, pouvant avoir toute sorte de forme et être intégrée sans contrainte dans les éléments de décoration. Imaginer une lumière plaisante et uniforme provenant du plafond tout entier, à la manière d’un ciel illuminé. Toutefois, ce ‘verre lumineux’ est encore très cher, dû principalement aux coûts de fabrication. Une lampe OLED se compose d'une structure composée d’un empilement de différentes couches, dont une première électrode plate au fond, suivie de plusieurs couches intermédiaires dont la couche luminescente proprement dite constituée de molécules organiques. La dernière couche est une seconde électrode d'un matériau spécial, ITO (‘Indium Tin Oxide’). Avec l'électrode inférieure, cette couche d'ITO a pour mission de fournir les molécules OLED en courant et ainsi provoquer l’éclairage, mais il existe toutefois un problème. Cette électrode n’est pas suffisamment conductrice pour distribuer le courant de manière uniforme sur une plus grande surface, donc le motif fluorescent n’est pas homogène et la luminosité diminue visiblement au centre. Des chemins conducteurs supplémentaires en métal sont donc ajoutés à l’électrode ITO afin de compenser cet effet. Ces pistes conductrices sont normalement déposées par évaporation à forte intensité énergétique suivie d’une étape de structuration, alors qu’au maximum 10% de la zone lumineuse sera couverte par ces pistes, tout en sachant que les 90% restants devront ensuite être recyclés à l’aide d’un processus compliqué. Les chercheurs de l'Institut Fraunhofer ont mis au point un nouveau procédé plus économe. Au lieu d’utiliser la méthode de dépôt / gravure, ils appliquent la quantité de métal nécessaire de manière précise. Pour cela, ils appliquent tout d'abord sur la surface de l'électrode ITO un masque contenant des fentes micrométriques. Ils déposent ensuite une couche mince constituée d’aluminium, cuivre ou argent. Un laser balaie ensuite les motifs à une vitesse de plusieurs mètres par seconde, et le métal fond et s'évapore tandis que la pression de vapeur permet de s'assurer que les gouttes en fusion descendent le long des fines fentes du masque. Cette technique fournit des chemins conducteurs de 40nm, contre 100nm avec les techniques conventionnelles. La prochaine étape consiste à mettre en œuvre cette méthode en conditions industrielles, afin de développer une technologie d’usine permettant l'application des pistes conductrices à faible coût et à grande échelle. Les premières applications concrètes pourraient arriver d’ici 2 à 3 ans. + Lire la suite
Des cellules solaires capables de se réparer pour conserver leur rendement Publié le : 01 Novembre 2010 | Par : MIT News Des chercheurs du MIT ont réussi à reproduire un aspect clé bien réalisé par les plantes, concernant la production d’énergie solaire. Les plantes sont en effet habiles pour convertir de la lumière solaire en énergie stockée, mais aussi et surtout de le faire de façon fiable, jour après jour, année après année. L’un des problèmes avec la récolte d’énergie solaire réside dans le fait que les rayons du soleil peuvent être très destructeurs pour de nombreux matériaux, et cette lumière entraîne une dégradation progressive de nombreux systèmes développés pour l'exploiter. Les plantes ont en revanche adopté une stratégie intéressante pour résoudre ce problème. Elles brisent sans cesse les molécules chargées de cette fonction et les rassemble à partir de zéro, de telle sorte que les structures de base qui captent l'énergie du soleil soient toujours nouvelles. Ce procédé se reproduit en moyenne tous les 45 minutes pour une feuille en plein été par exemple. Les chercheurs ont créé un nouvel ensemble de molécules auto-assemblées capables de transformer la lumière solaire en électricité. Ces molécules peuvent être cassées de manière répétée, puis se reformer rapidement, simplement en ajoutant ou en supprimant une solution supplémentaire. + Lire la suite
EVENEMENTS JANVIER - FEVRIER 11 NANO TECH 2011 Dates : 16-18 Février 2011 | Lieu : Tokyo Big Sight, Tokyo (Japon) Il s’agit de l’évènement annuel de la nanotechnologie et de ses applications variées. On retrouve notamment les applications dans le secteur des biotech’ avec le salon NANO BIO EXPO, du traitement de surface avec METEC et ASTEC, mais aussi le traitement de l’eau avec INTERAQUA. + Site de l’évènement
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