Composants mémoires et effet NDR dans les dispositifs à base de matériaux hybrides : organiques/nanoparticules d’or

par Tianchen Zhang

Thèse de doctorat en Micro et nanotechnologies, acoustique et télécommunications

Sous la direction de Kamal Lmimouni.


  • Résumé

    Le travail présenté dans cette thèse porte sur l’étude des propriétés électriques et des mécanismes physiques d’un dispositif à base du matériau hybride : PTEDOT-AuNPs et de son application dans le domaine des mémoires résistives non-volatiles. Nous décrivons d’abord la synthèse de ce matériau hybride obtenu ainsi que sa caractérisation électrique et physique. La fabrication du dispositif est ensuite réalisée en combinant les techniques de la photolithographie et de l’électropolymérisation. Nous mettons en évidence par la suite, le phénomène de l’électroforming du dispositif qui s’accompagne d’un changement de sa résistance pendant la caractérisation électrique. Nous discutons la nature physique de ce phénomène lié à une augmentation locale de la température et à la création d’un chemin conducteur. Après cette étape, le dispositif présente un effet mémoire et d’un effet de résistance négative différentielle. Les résultats obtenus permettent de démontrer les potentialités d’application dans les applications en mémoires résistives non volatiles. Nous avons également étudié les mécanismes physiques de fonctionnement de notre dispositif. La formation du chemin conducteur entre les deux électrodes et l’effet de piégeage et dépiégeage sont les principaux mécanismes responsables de l’électroforming et de l’effet mémoire. Enfin, nous nous sommes intéressés à la réalisation de dispositifs multi terminaux (6 électrodes) "NanoCell" et avons démontré que notre dispositif pouvait réaliser des fonctions logiques reconfigurables. Nous démontrons en effet de réaliser deux portes logiques à l’aide du "NanoCell" par simple choix du niveau du courant seuil externe.

  • Titre traduit

    Negative differential resistance and non-volatile memory effect in hybrid organic/gold nanoparticle based devices


  • Résumé

    The work presented in this thesis deals with the study of the electrical properties and physical mechanism of a device based on the functional hybrid material: PTEDOT-AuNPs and its application in the field of non-volatile resistive memory. Firstly, we demonstrate the synthesis of this hybrid material as well as its electrical and physical characterization. The fabrication of nanodevice is then carried out by combining the photolithography and electropolymerization. During the electrical characterization, the forming process which is accompanied by a resistive switching of the device is demonstrated in the following. We discuss the physical nature of this phenomenon, and believed that it is related to a local change in temperature and the creation of a metal conducting paths. After that, the device exhibits two electrical behaviors: a negative differential resistance effect and a memory effect. The results obtained in the reliability test make it possible to demonstrate promising applications in nonvolatile resistive memories. In the study of the physical mechanisms of resistive switching between two distinct conductance states of our device, the formation of the conductive path between the two electrodes and the effect of trapping and trapping are the main mechanisms responsible for the forming process and the memory effect. Finally, we were interested in the realization of the "NanoCell" logic gate for molecular computing which based on our multi-terminal devices (6 electrodes). We proved that it is possible to realize two basic logic gates by choosing the level of the external threshold current after the configuration of "Nanocell".


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