Nanofabrication pour la nanophysique
Dominique Mailly (Laboratoire de Photonique et Nanostructures, CNRS, Marcoussis)

Jeudi 23 mars 2006

Depuis les années 70, l’industrie de la microélectronique a développé tout un arsenal de techniques pour diminuer la taille minimale dans les composants afin d’améliorer l’intégration des fonctionnalités et la fréquence de travail. Très vite les physiciens ont compris l’intérêt de ces technologies pour fabriquer des échantillons et explorer ainsi un domaine jusqu’alors inconnu dont les dimensions sont intermédiaires entre le microscopique de la physique atomique et le macroscopique de la physique de la matière condensée conventionnelle : on parle de physique mésoscopique. Les nanotechnologies sont devenues à présents omniprésentes dans de nombreux domaines scientifiques.

Je ferai tout d’abord un panorama des différentes techniques de lithographie : optique, électronique, ionique et par impression. Je montrerai notamment comment avec un rayonnement de longueur d’onde de l’ordre de 200nm les circuits intégrés actuels ont des dimensions minimales inférieures à 100nm. Je détaillerai ensuite plus précisément la lithographie électronique qui est la plus utilisée en nanophysique. C’est une technique qui a atteint un grand degré de raffinement et qui permet d’obtenir des dimensions inférieures à 10nm.

Dans une deuxième partie je montrerai des exemples de physique des nanostructures. Je décrirai notamment des expériences qui montrent le caractère ondulatoire des électrons dans ces structures. En effet lorsque les dimensions sont suffisamment petites et à basse température, la cohérence de phase des fonctions d’onde électronique est conservée et il est nécessaire de tenir compte du caractère ondulatoire des électrons pour comprendre les phénomènes observés. Il est ainsi possible de réaliser des interféromètres pour les électrons, de façon tout à fait analogue aux interféromètres en optique. On peut également fabriquer des réseaux dont la topologie exacerbent les effets d’interférences et provoque une transition vers un état isolant.