Thèse soutenue le 11 décembre 2006 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Joseph Fourier - Grenoble I - Spécialité : Physique et Nanophysique
Résumé :
Cette thèse est consacrée à des mesures de transport électronique dans des transistors mono-électroniques de type MOSFET silicium à base de nanofil.
L'îlot de blocage de Coulomb n'est pas formé par des constrictions ou des barrières d'oxyde mais par une modulation du dopage et une grille couvrant la partie centrale du fil. Ces dispositifs sont des transistors mono-électroniques très stables et bien contrôlés.
Quand il ne contient que peu d'électrons, l'îlot est dans un régime localisé où l'espacement entre résonances de Coulomb est très irrégulier. A partir de quelques dizaines d'électrons l'îlot devient diffusif. Dans ce cas les fluctuations de l'espacement entre résonances sont petites et correspondent à l'espacement entre niveaux à une particule.
Le blocage de Coulomb contrôlé permet d'analyser les barrières formées par les parties faiblement dopées du fil. A petite échelle, le remplissage de dopants individuels cause des anomalies dans le spectre de Coulomb qui permettent de remonter à la matrice de capacité, la position approximative, la dynamique et le spin des dopants. A grande échelle l'augmentation de la densité électronique dans les barrières avec la tension de grille entraîne une forte augmentation de la constante diélectrique dans les barrières. Nous observons un bon accord entre constante diélectrique et conductance des barrières via les lois d'échelle de la transition métal-isolant.
Jury :
Président : Laurent Levy
Rapporteur : D. Christian Glattli
Rapporteur : Dietmar Weinmann
Examinateur : Daniel Estève
Directeur de thèse : Marc Sanquer
Co-directeur de thèse : Xavier Jehl
Mots clés :
Transport mésoscopique, silicium, transistor mono-électronique, spectre d'addition, dopants uniques, constante diélectrique, mesures de capacitance, transition métal-isolant, verre de Coulomb
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