Oxydes fonctionnels: composants émergents

Cet axe de recherche a permis de développer la fabrication de films d’oxydes ferroélectriques par pulvérisation cathodique et voie sol-gel et de leurs caractérisations électriques, ainsi que leur intégration sur silicium. Il a permis la mise en place à l’INL d’une filière interne « du matériau au dispositif » autour des oxydes fonctionnels et, en particulier, des oxydes ferroélectriques. Ainsi des films PbZrTiO3 (PZT) et de BaTiO3 (BTO) épitaxiés sur SrRuO3-SrTiO3 ont été réalisés et sont maintenant pris comme étalons pour les caractérisations électriques macroscopiques et nanoscopiques (PFM) d’autres matériaux multiferroïques au sein de l’INL. Le report de croissance sur silicium a permis la réalisation de premiers microsystèmes piézoélectriques pour la récupération d’énergie. Des premiers dispositifs de type transistor à effet de champ, soit avec un canal en graphène, soit avec un oxyde de grille ferroélectrique (FeFET) à base de PZT ont pu aussi être fabriqués et caractérisés. Ce travail exploratoire, mené via des projets d’étudiants, a permis ensuite d’initier un projet européen – 3eFERRO – autour des mémoires et transistors ferroélectriques. L’étude de dépôts de films très minces de HfZrO2 ferroélectriques est en cours par pulvérisation cathodique, permettant de comprendre le mécanisme de cristallisation de la phase ferroélectrique sur silicium. Ces films ferroélectriques de 10 nm d’épaisseur seront utilisés dans un dispositif 1T-1C avec applications en logic-in-memory, ainsi que dans des réseaux neuromorphiques.

 

Responsable de l’axe de recherche : B. Vilquin

 

Participants : R. Bachelet, C. Botella, G. Grenet, J. Penuelas, Y. Robach, G. Saint-Girons, B. Vilquin

 

Post-doctorants :

M. Apreutesei (2016-2017): « Développement de matériaux fonctionnels écologiques pour la récupération d’énergie thermique », financement NANO2017

 

Doctorants :

Q. Liu (2011-2014): “Realisation and characterisations of epitaxial ferroelectric thin films”

B. Wague (2014-2018) :  » Matériaux sans plomb micro-structurés pour la récupération d’énergie  »

J. Bouaziz (2016-2019) :  » Intégration de matériaux ferroélectriques sur silicium pour réaliser un transistor ferroélectrique  »

 

Projets contractuels :

– Région ARC 4, 2014-2017

– Projet LABEX iMUST 2013 MOX,  2014-2016

– Nano 2017, 2016-2017

Projet européen H2020 3eFERRO (« Energy Efficient Embedded Non-volatile Memory Logic based on Ferroelectric Hf(Zr)O2 »), 2018-2021

 

Collaborations :

CEA Iramis Saclay, CEA-LETI Grenoble, EPFL, C2N Palaiseau, IM2NP Marseille, IMN Nantes, IRCELYON, Synchrotron SOLEIL, SPMS CentraleSupelec, STMicroelectronics Crolles, UMI CNRS LN2 Sherbrooke (Canada), Université Jiatong Xi’an (Chine), Université d’Osaka (Japon), Université de Tokyo (Japon), EPFL (Suisse), NamLab (Allemagne), NIMP (Roumanie), Demokritos (Grèce).

Collaborations interne INL avec les équipes Nanophotonique, Dispositifs Electroniques, Spectroscopie et Nanomatériaux, Conception des systèmes hétérogènes, plateforme Nanolyon.

INL CNRS