Capacités variables utilisant le blocage de Coulomb : Application aux composants RF

Variable capacitances using Coulomb blockade : Application to RF devices

• Auteur / Autrice : Frédéric Peschaud
• Direction : Frédéric Nguyen Van Dau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées. Physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composants électroniques

Mots clés libres

Jonction tunnel

Capacité dynamique

Indexation libre

Résumé

La poursuite de la diminution des puissances requises dans les composants électroniques a poussé à une miniaturisation à l'extrême des composants existants. De nouveaux phénomènes physiques tel que le blocage de Coulomb apparaissent, permettant de nouvelles fonctionnalités. Les composants RF agiles en fréquence utilisent des capacités variables commandées en tension pour changer leur fréquence de fonctionnement. Ce mémoire est dédié à l'étude d'un dispositif de capacité variable utilisant le blocage de Coulomb pour modifier la charge dans un plan de nano-îlots insérés dans une matrice diélectrique entre deux électrodes, changeant ainsi la capacité différentielle. Ce système ayant, lors de travaux antérieurs, prouvé expérimentalement son fonctionnement, ce travail a conduit à la détermination d'un modèle décrivant les interactions entre les conducteurs et de l'impact de celles-ci sur le transport électronique. Ainsi, un circuit équivalent au dispositif, et reposant sur les paramètres de fabrication (épaisseurs et constantes diélectriques, …), a été défini et validé par comparaison à des mesures expérimentales précédemment obtenues sur ces dispositifs.

The never ending quest in reduction of power consumption and increase in components density has led to downscale existing components. As a consequence, the appearance of new physical phenomena, such as Coulomb blockade, leads to new electronic functionalities. Tuneable RF devices use voltage driven variable capacitances in order to manage the change of their operating frequency. This work is dedicated to the study of a variable capacitance device based on Coulomb blockade so as to modify the charge in a plane of nano-islands embedded in a dielectric matrix sandwiched between two electrodes, what changes the differential capacitance. Following a former study which has experimentally proved the working of this system, this work has led to the development of a model describing interactions between conductors and their impact on the electronic transport. Then, a device-equivalent circuit that only needs fabrication parameters in input (thicknesses and dielectric constants of the insulating barriers, …) has been defined and validated by comparison to formerly obtained experimental measurements on those devices.