Expo 'Nano' à la Cité des Sciences
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Quelques
objets proposés et exposés par le Département
de Recherche sur l'État Condensé, les Atomes et les Molécules
du CEA (CEA/DRECAM)
pour l'exposition
sur les nanotechnologies à la Cité des Sciences de la Villette.
| Micro-circuits à base de
nanotubes de carbone
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Comment réaliser un circuit à partir d'un nano-objet tel qu'un nanotube de
carbone ?
Comment connecter ce circuit à une alimentation électrique ?
Pas si simple quand les objets ont la taille du nanomètre !
A notre
échelle : le support à souder :
Support à souder type "composant électronique" dans
lequel peut être inséré et connecté le micro-circuit support des nanotubes.
Le micro
circuit, support des nanotubes :
Micro-circuit pour composant électronique à base de nanotubes
de carbone. Près des bords, le carré de plots en or permet le raccordement du
circuit (au support ci-dessus ou par pointes contacts, voir photo F). Les nano-objets
sont déposés, repérés et connectés au centre de la puce, dans un carré central
(100x100 mm2) invisible à l'œil nu.
A- Schéma
de la zone centrale du micro-circuit où seront déposés les nanotubes
Schéma initial
du carré central de la puce (100x100 mm2) pour composant électronique
à base de nanotubes de carbone. En bleu : grille micrométrique de repères en
or (croix, chiffres et lettres). En brun : extrémités des pistes en or pour
la connexion externe. Ces pistes sont visibles sur la puce et se déploient en
étoile autour du carré central. Image M. Monteverde CEA/SPEC/LEM
B- Nanotubes déposés sur le circuit
Image par microscopie
à force atomique de nanotubes déposés sur la puce. Les nanotubes sont vus comme
un trait de couleur claire. La puce a été trempée toute entière dans une solution
de nanotubes de carbone, qui se sont déposés sur sa surface. Les positions des
tubes sont mesurées précisément par rapport aux marques en or (croix, lettres)
distantes de 5 µm et reportées en noir sur le plan du carré central (Image
suivante C). Image M. Monteverde CEA/SPEC/LEM.
C- Schéma
de connexion des nanotubes repérés et sélectionnés
Plan du carré
central avec les positions des nanotubes de carbone (en noir). Des nanoélectrodes
(en rouge) sont ensuite dessinées pour relier chaque extrémité des nanotubes
sélectionnés à une grosse électrode (marron) de la puce. Chaque carré vert indique
une zone de connexion. Les microélectrodes sont ensuite réalisées par lithographie
électronique.
Zoom (25x25 mm2)
autour des repères JKPQ du schéma de l'image C. Deux nanotubes sont connectés.
Les carrés verts indiquent les zones de connexion et les carrés bleus la zone
de nanotube libre.
E- Image
par microscopie d'un nanotube connecté.
Image par microscopie
à force atomique d'un nanotube connecté. Le trait fin vert au centre est le
nanotube. Les pavés jaunes sont les extrémités des nano-électrodes (en rouge
sur les schémas des figures C et D). Le canal rouge est une tranchée remplie
d'or. Cette troisième électrode permet de faire vibrer le nanotube pour étudier
ses propriétés mécaniques. Ce type de dispositif est étudié pour servir par
exemple de nano-oscillateur ou d'interrupteur.
F- Connexion du micro-circuit à une alimentation électrique extérieure.
Mesure des propriétés électriques du nano-composant : le contact électrique est obtenu en appuyant des pointes en or sur les électrodes. Les pointes sont approchées à l’aide de vis micrométriques et sont connectées électriquement à des appareils de mesure à taille humaine. Le support à souder du micro-circuit peut aussi être utilisé.
Ainsi, le courant
à travers les nanotubes de carbone connectés par des nano-électrodes sur le
carré central (voir figures E et C) peut être directement mesuré. Le nanotube
(image E) peut être ainsi étudié pour ces propriétés de nano-oscillateur ou
de nano-interrupteur.
Réalisation : V. Derycke, CEA-SPEC/LEM. Crédit photo : Antoine Gonin
