Manipulation et adressage grand échelle de nanofils semiconducteurs pour la réalisation de nanosystèmes innovants

Le domaine de la microelectronique connait aujourd'hui un tournant technologique majeur avec l'essor de structures nanometriques, les nanofils semiconducteurs. Ces nanofils peuvent etre synthetises "atome par atome" par une approche dite ascendante (ou Bottom-Up) qui presente un fort potentiel industriel grâce notamment a sa simplicite de mise en oeuvre et au faible cout engendre si l'on compare a des procedes standards de structuration de la matiere par voie descendante (ou Top-Down). Dans cette optique, une question d'importance se pose : comment manipuler ces nanostructures et les arranger de facon a creer un dispositif fonctionnel ? Nous avons developpe dans ces travaux de these un procede inedit d'adressage a grande echelle couplant le phenomene d'attraction du a la dielectrophorese et l'assemblage capillaire. Les nanofils vont en effet pouvoir se polariser s'ils sont soumis a un champ electrique, etre attires dans les zones de champ fort predefinies, et enfin l'assemblage capillaire nous assure un alignement supplementaire ainsi qu'un controle precis du sechage du liquide dans lequel sont suspendus les nanofils. Cette approche est d'autant plus interessante qu'elle s'adapte a differents materiaux, comme le silicium ou l'arseniure d'indium, candidats prometteurs pour l'electronique de demain. Enfin, nous mettrons a profit la methode d'alignement developpee pour integrer des nanofils dans des dispositifs fonctionnels. Nous analysons dans un premier temps le probleme de l'adressage electrique des nanofils qui differe de celui du materiau massif. Nous presentons une methode permettant de differencier l'influence de la resistance de contact de celle du nanofil lui- meme. Ces etudes materiaux sont capitales pour permettre l'integration a grande echelle des nanofils dans des dispositifs microelectroniques. S'ensuit la premiere demonstration de l'implementation de transistors a nanofils. La derniere application demontree exploite le grand rapport surface sur volume des nanofils pour mettre en oeuvre des capteurs, tout d'abord de luminosite, puis d'humidite et enfin de gaz. Les nanofils semiconducteurs presentent en effet la potentialite d'une forte sensibilite en detection, car la depletion ou l'accumulation des porteurs de charge causees par les changements d'etats de surface peut affecter les proprietes electroniques de ces nanofils. Ces protoypes de dispositifs fonctionnels sont une synthese des travaux menes au cours de ces travaux de these et illustrent toutes les possibilites offertes par cette methode d'integration de nanofils semiconducteurs.