Mina-News - Numéro 28 - Février 2014

Le LMGP explore l’ALD à pression ambiante

David Muñoz-Rojas, spécialiste du dépôt par couches atomiques (ALD), a intégré le LMGP depuis novembre en tant que chercheur CNRS. Il privilégie une méthode ALD spatiale à basse température et à pression ambiante. Il s’affranchit ainsi des contraintes de la chambre à vide et peut plus facilement transposer des procédés à une échelle industrielle.
Cette nouvelle approche de l’ALD a déjà fait l’objet de quelques publications. Elle est très versatile et beaucoup plus rapide que l’ALD traditionnelle.
David Muñoz-Rojas a effectué sa thèse à Barcelone, puis travaillé à Cambridge ces cinq dernières années. Il compte développer des nouveaux matériaux pour l’énergie et l’électronique, ainsi que des couches fonctionnelles à base d’oxydes, au sein de l’équipe Films Minces, Nanostructures et Nanomatériaux (FM2N) de son laboratoire.
 
Contact : david.munoz-rojas@grenoble-inp.fr
Page web : https://sites.google.com/site/workdmr/
 
 

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Mina-News - Numéro 28 - Février 2014

Les batteries lithium-ion dopées au graphène

En intégrant des nanoparticules de silicium dans des électrodes de batteries lithium-ion, on peut stocker dix fois plus d’énergie qu’avec des électrodes classiques. Mais ces performances ne durent que quelques cycles : l’électrode ne supporte pas le triplement du volume des particules lors des charges.
Or, une équipe INAC – IMN Nantes vient d’atteindre 200 cycles sur une électrode de très haute capacité (2000 mAh/g). Elle mélange les nanoparticules de silicium à du graphène, dont la structure 2 D accompagne les changements de taille des particules et préserve leur connexion à l’électrode.
Les grammages de matériaux utilisés et les 200 cycles s’approchent des exigences de batteries commerciales. De quoi donner également plus d’énergie au projet ANR Graf’N’stock qui se poursuit sur ce sujet.
 
Contact : lionel.dubois@cea.fr
 

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15 minutes pour détecter 3 ppb de benzène dans l’air intérieur

Au 1er janvier 2016, l’air intérieur des établissements recevant du public devra contenir moins d’un ppb de benzène. Reste à développer un système de quantification portatif suffisamment sensible et capable de réaliser la mesure sur site : c’était l’objet d’un projet FUI au terme duquel le Leti a démontré la détection de 3 ppb de benzène en 15 minutes.
Sa technologie est basée sur des capteurs nanoporeux ; leurs propriétés de transmission d’un rayonnement UV varient quand ils piègent du benzène.
Le système peut être amélioré, notamment en recourant à des capteurs plus fins. A ce jour, le marché propose un détecteur total de composés organiques volatils à 5 k€, avec une limite de 50 ppb pour la détection spécifique de benzène. Les chercheurs visent un capteur deux fois moins cher, conforme aux exigences réglementaires.

Contact : jean.hue@cea.fr

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Les fils de GaN pour LED révèlent leurs propriétés électriques

Difficile de caractériser les propriétés électriques et le dopage n et p d’un fil unique de nitrure de gallium (GaN) : sa géométrie ne s’y prête pas… Or, une équipe Leti- Institut Néel a trouvé une solution. Grâce à la lithographie électronique, elle connecte un fil reporté sur un substrat isolant à 4 plots métalliques et crée à proximité un dispositif de chauffage. Il devient alors possible de mesurer la concentration en porteurs et leur mobilité.
Les premiers travaux ont porté sur des fils de GaN dopés silicium (dopage n), qui se sont révélés meilleurs conducteurs que les couches planaires similaires. Les chercheurs abordent maintenant la caractérisation du dopage p. En ligne de mire : des LEDs à base de fils de GaN performantes, bien moins coûteuses que les LEDs planaires d’aujourd’hui.

Contact : pierre.tchoulfian@cea.fr

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Spintronique : les barrières de diffusion facilitent la coopération

Dans un dispositif spintronique de type mémoire, les parties ferromagnétique (F) et antiferromagnétique (AF) doivent normalement être au plus près l’une de l’autre pour optimiser le couplage magnétique. Pourtant, c’est en les séparant par une barrière de diffusion qu’une équipe Spintec a obtenu un gain de performance.
L’explication ? Cette barrière de quelques nanomètres empêche la diffusion d’atomes à l’interface F/AF. Ce phénomène indésirable pourrait être à l’origine du disfonctionnement de certains points mémoires. Sa réduction significative fait plus que compenser les effets de l’éloignement entre F et AF.
Au passage, les chercheurs ont aussi mis au point une méthode versatile pour mesurer quantitativement la qualité magnétique d’interface F/AF en laboratoire.

Contact : vincent.baltz@cea.fr

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MEMS et NEMS : une solution pour libérer plus vite la partie mobile

Des chercheurs du Leti ont développé un simulateur pour valider le placement et la taille des « trous de libération » des MEMS et NEMS. Ils réduisent significativement la durée d’une étape critique du process et améliorent le rendement de production.
Après fabrication des structures suspendues des MEMS et NEMS, les trous de libération servent à soustraire par gravure le matériau sacrificiel qui a supporté les structures. Avec les techniques manuelles d’aujourd’hui, les erreurs et imprécisions de placement des trous empêchent parfois d’éliminer la totalité de ce matériau.
Le simulateur, basé sur un vérificateur de règles de dessin informatisé, fournit aux concepteurs une image prédictive des zones résiduelles du matériau sacrificiel. Un premier pas vers d’autres fonctions comme le placement automatique des trous.

Contact : marjorie.gary@cea.fr

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Imprimez votre bouton poussoir par jet d’encre

Une équipe Leti – Ecole des Mines de Saint Etienne – Gemalto est parvenue à réaliser un bouton poussoir pour carte à puce sur support souple (PET), en recourant à l’impression jet d’encre. Cette technique se distingue de la sérigraphie par l’absence de masque. Les résultats ont été présentés à la conférence IEEE Holm 2013 et ont valu à Daniele Sette, doctorant et signataire du papier, le Young Investigators Award.
Le bouton poussoir, d’une épaisseur de 300 à 400 microns, est imprimé avec une encre commerciale chargée en nanoparticules d’argent de 50 nm. Après dépôt, leur coalescence est assurée grâce à un recuit. Le procédé offre de belles perspectives en tant que moyen d’étude, en particulier pour le prototypage rapide. Un démonstrateur sera présenté en mars.

Contact : christophe.poulain@cea.fr
 
 

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Pollution atmosphérique : les petites doses plus néfastes pour l’ADN

Les effets de la pollution, évalués à forte dose en toxicologie, sont ils sous-estimés pour des doses plus faibles ? La question se pose au vu de récents travaux d’INAC sur les mécanismes d’endommagement de l’ADN par les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Ces derniers sont générés par les gaz d’échappement, le chauffage urbain, etc.
Les chercheurs ont constaté la formation d’adduits covalents dans l’ADN. Ils modifient la séquence des gènes et participent à l’apparition de cancers. Les cellules de poumon peuvent réagir en induisant des protéines protectrices, mais seulement si la concentration en HAP dépasse un certain seuil. Les doses inférieures à ce seuil sont donc les plus néfastes pour l’ADN ; un résultat contre-intuitif qui remet en cause les méthodes classiques d’évaluation de la toxicité.

Contact : thierry.douki@cea.fr
 
 

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Ils ont synthétisé un polymère à haut spin

Une équipe INAC - Université polytechnique de Varsovie a synthétisé un polymère qui, en solution, présente un spin élevé. Ce matériau stable à température ambiante est élaboré à partir d’un polymère dérivé de la polyaniline.

Le niveau de spin reste modeste (S=2) mais constitue une première pour un polymère linéaire. Le potentiel de progression est important puisque le polymère se présente aujourd’hui sous forme de chaînes emmêlées. L’étape suivante consistera à ordonner ces chaînes, pour que les couplages entre spins individuels s’expriment pleinement, et à les tendre pour former des films. Une demande de contrat ANR est en cours.
 
Contacts : david.djurado@cea.fr ; vincent.maurel@cea.fr
 
 

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Circuits multicœurs : le budget thermique modélisé à 5 % près

La société Docea Power peut se féliciter d’avoir créé un laboratoire commun avec le Leti. Après 3 ans de travaux, elle a validé ses outils pour modélisation thermique de circuits multicœurs 2D et 3D et a pu les appliquer sur deux cas réels. L’erreur de modélisation est inférieure à 5 %, niveau de précision très élevé pour des modèles rapides à haut niveau.

Les circuits avancés génèrent quelques watts à quelques dizaines de watts de puissance thermique quand ils fonctionnent ; aussi, les concepteurs de circuits sont obligés de les doter de mécanismes de contrôle thermique dynamique. Grâce aux modèles thermiques de Docea Power, ils peuvent désormais le faire en avance de phase au lieu de se contenter de vérifications a posteriori. Le laboratoire commun a été renouvelé pour trois ans, jusqu’en 2016.
 
Contact : pascal.vivet@cea.fr


 
 

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