Transistors à nanotube de carbone unique : propriétés dynamiques et détection d’électrons uniques
Julien Chaste (LPA)

Infos Complémentaires

En salle D5
Département de Physique ENS
24, rue Lhomond 75005 Paris

vendredi 20 mars 2009 à 14h00

Résumé :

Cette thèse, effectuée au LPA par Julien Chaste, présente l’analyse dynamique d’un transistor à effet de champ en nanotube de carbone (NT-FET) dans la perspective de mesurer la résolution de charge δqrms du NT-FET.
La quantification des électrons dans le nanotube implique la limitation de la conductance, de la transconductance gm, de la capacité de grille Cg et en particulier de la fréquence de coupure ωt=gm/Cg par l’introduction de l’inductance cinétique du canal dans un modèle de matrice de diffusion.
Les deux montages expérimentaux, l’un à 300K et l’autre à 4K, ainsi que la fabrication des NT-FET ont intégré des solutions efficaces au problème de désadaptation d’impédance et ont permis de mesurer la transmission entre 0,1 et 1,6GHz ainsi que gm,Cg et ωt. Des fréquence ωt =50GHz ont même été mesurés.
De plus, la coloration du bruit (0,2-0,8GHz) du transistor à 4K est déterminée. Le bruit mesuré en mode ouvert est d’origine poissonienne (F=1) et montre des effets de saturation due aux phonons optiques.
L’ensemble de ce travail a prouvé que le δqrms du NT-FET est suffisant pour détecter des charges uniques en une nanoseconde.


"Single carbon nanotube transistor : dynamicals properties and single charge resolution"

This PHD, done at LPA by Julien Chaste, introduces the dynamic analysis of a carbon nanotube field effect transistor (NT-FET). The objective is the NT-FET charge resolution δqrms measurement.
The quantification of electron in the nanotube plays a role on the limitation of conductance, of transconductance gm, of gate capacitance Cg and especially on limitation of the cut-off frequency ωt=gm/Cg by the kinetic inductance effect.
The two set-ups, at 4K and at 300K, and the NT-FET sample fabrication integrated powerful solutions to solve the impedance matching problem and allowed to measure the transmission between 0,1 and 1,6GHz as well as gm,Cg et ωt. Cut-off frequencies of 50GHz were even measured.
Add to that, the transistor noise coloration (0,2-0,8GHz) is defining at 4K. The ON-state noise has a poissonian origin (F=1) and shows some saturation effects due to optical phonons.
All this work can be summary by the value of δqrms of the NT-FET which is sufficient for detect one charge in one nanosecond.  

En salle D5
Département de Physique ENS
24, rue Lhomond 75005 Paris