Un transistor à nanotube de carbone unique ultrarapide

10 juin 2008

Nanomatériaux , Electronique , Nanotubes

Les transistors à nanotube de carbone sont de nouveaux dispositifs particulièrement séduisants et tant que détecteur de charge ultrasensibles. Ils offrent la perspective de pouvoir détecter un à un les électrons qui circulent dans un conducteur quantique et ainsi d’accéder à de nouveaux régimes de fonctionnement pour lesquels la mécanique quantique joue un rôle essentiel. Hélas, jusqu’à présent ces dispositifs étaient relativement lents. La raison en était la grande différence entre les caractéristiques électriques de ces circuits nanoscopiques et celles des circuits macroscopiques avec lesquels ils sont couplés. C’est cette limitation que vient de franchir le Groupe de Physique Mésoscopique du Laboratoire Pierre Aigrain en fabriquant et en caractérisant des nano-transistors réalisés à partir de nanotubes de carbones uniques fonctionnant dans la gamme GHz.

Dans les transistors à nanotubes de carbone, le courant électrique est conduit par le canal de transistor le plus élémentaire qu’on puisse imaginer : un nanotube de carbone semiconducteur dont le diamètre mesure de 1 et 2 nanomètres. Le transport de charge est assuré par un mode électronique unique, 4 fois dégénéré, pouvant transporter une dizaine de microampères en régime balistique. Une grille chapeautante, elle-même nanométrique et idéalement couplée électrostatiquement au canal, permet de moduler ce courant avec une tension de commande inférieure au volt. Les expériences publiées dans Nano Letters en février 2008 par les chercheurs du Groupe de Physique Mésoscopique démontrent les propriétés uniques de ces nano-transistors aux fréquences GHz qui permettent de déduire des fréquences de coupure de 50GHz, record pour un nano transistor.

: Image en microsocpie électronique d’un transistor à nanotube de carbone unique et double grille (largeur 300 nanomètres)

En savoir plus

Single carbon nanotube transistor at GHz frequency, J. Chaste, L. Lechner, P. Morfin, G. Fève, T. Kontos, J.-M. Berroir, C. Glattli, H. Happy, P. Hakonen, B. Plaçais, NanoLetters, 8, 525 (2008)

Les auteurs

Julien Chaste (doctorant), L. Lechner, Pascal Morfin (ingénieur), Gwendal Fève (enseignant-chercheur), Takis Kontos (chercheur), Jean-Marc Berroir (enseignant-chercheur), Christian Glattli (chercheur), Henri Happy (enseignant-chercheur), P. Hakonen, Bernard Plaçais (chercheur).

Contact

Bernard Plaçais, Directeur de Recherche, Bernard.Placais lpa.ens.fr

Contact département

Jean-Michel Courty, jean-michel.courty cnrs-dir.fr
Karine Penalba, karine.penalba cnrs-dir.fr

Informations complémentaires

Laboratoire Pierre Aigrain, Unité Mixte de Recherche 8551 :
Site du laboratoire : http://www.lpa.ens.fr/spip/
Page de l’équipe de recherche : http://www.lpa.ens.fr/spip/spip.php...