Relier les mondes analogique et numérique

Si la loi de Moore se vérifie bien avec les puces du monde numérique, elle ne fonctionne pas lorsqu'il s'agit de s'interfacer avec le monde de la physique réelle, qui est analogique. Dans le domaine des semi-conducteurs, la nouvelle tendance est d'intégrer aux appareils électroniques des fonctionnalités qui ne s'accordent pas nécessairement à cette loi. Cette tendance est appelée More than Moore (MtM, plus que Moore). Ce concept cherche à développer des semi-conducteurs CMOS qui pourraient constituer la prochaine vague en matière d'électronique.

Le projet IFOX («Interfacing oxides»), financé par l'UE, avait pour but d'explorer les nouvelles fonctionnalités électroniques et magnétiques d'hétérostructures complexes de transition métal-oxyde. Le projet développe la plate-forme matérielle pour une MtM innovante et une électronique allant au-delà du CMOS, avec des performances et des fonctionnalités dépassant de loin ce que se fait de mieux actuellement.

Les partenaires du projet ont travaillé à une fondation théorique pour identifier les matériaux et les hétérostructures les plus prometteurs. Dans des structures tout-oxyde, les partenaires ont démontré le mécanisme permettant à l'électro-résistance et la magnétorésistance tunnel de coexister dans des jonctions tunnel. L'étude des interfaces entre différents oxydes a montré que la présence et la concentration de défauts supplémentaires affectent la stabilité de l'interface et la configuration électronique.

IFOX a mis l'accent sur l'optimisation des couches d'oxydes ferroélectriques et ferromagnétiques pour produire des films d'oxyde de haute qualité. En particulier, plus de 50 films ont été développés sur des substrats du commerce, bien caractérisés. Une autre tâche importante a été d'établir les conditions de structuration et de traitement pour que les nouvelles nanostructures s'inscrivent dans les limites des techniques de production actuelles.

Environ 100 systèmes de matériaux ont été caractérisés avec diverses techniques, en fonction de leurs propriétés électroniques, magnétiques, ferroélectriques, multiferroïques, optoélectroniques et opto-magnétiques. Un autre aspect important a été le développement du contrôle in situ de paramètres comme les champs électriques pour différents types d'expériences d'imagerie. Ceci a permis l'étude du couplage magnétoélectrique interfacial dans les hétérostructures.

IFOX devrait faire la démonstration d'hétérostructures fonctionnelles à base d'oxyde, appropriées à des applications industrielles et pouvant être produites sur des substrats de silicium de grande surface. D'autre part, les partenaires présenteront des catalogues avec les conditions limites pour faire croître et traiter différentes hétérostructures.

Les découvertes réalisées par le projet représentent une étape importante vers la MtM et l'électronique au-delà du CMOS, permettant l'émergence de nouvelles technologies basées sur les matériaux à base d'oxydes.