Afin de préparer la micro/nanoélectronique du futur, il devient nécessaire de dépasser les limites de la technologie CMOS que celles-ci soient physiques ou économiques via l'utilisation de matériaux aux propriétés nouvelles apportant  de nouveaux paradigmes pour le stockage et le traitement des données. Parmi les candidats envisagés figurent les oxydes qui présentent un grand nombre de fonctionnalités (isolant, supraconducteur, métallique, supraconducteur, ferro- ou antiferromagnétique, ferroélectrique...) contrôlables par des stimuli externes (champ électrique ou magnétique, contrainte, lumière...) du fait du couplage complexe entre les degrés de liberté orbitaux, de charge, de spin... Le champ de l'électronique basée sur les oxydes aussi appelé "oxitronique" s'est considérablement développé ces dix dernières années. Les avantages de cette nouvelle électronique sont notamment la possibilité d'exploiter de nouvelles fonctionnalités complètement absentes dans l'électronique à base de semiconducteurs, leur isostructure permettant de réaliser des architectures complexes et l'opportunité de réduite drastiquement les tailles du fait de longueurs caractéristiques à l'échelle nanométrique. Des résultats majeurs tant du point de vue fondamental qu'appliqué ont été obtenus dans ce domaine. Les hétérostructures d'oxydes sont actuellement réalisées majoritairement par ablation laser pulsée ou épitaxie par jets moléculaires, deux techniques difficilement compatibles avec des développements industriels. L'étape suivante pour permettre l'intégration de cette nouvelle électronique sera de la combiner avec la technologie Si-CMOS, permettant la réalisation de composants Si avec des fonctionnalités étendues ou la réalisation de circuits intégrés basés sur la richesse des propriétés offerte par les oxydes.

L'objectif central du projet AXION (nAnoXItrONics) est de doter le LabEx NanoSaclay d'un bâti de croissance par dépôt de couches atomiques (ALD). Cette technique versatile devrait permettre la croissance de couches minces épitaxiées d'oxydes sur Si grande surface (2 pouces). Nous démontrerons le potentiel de cette technique par la réalisation de composants tels que des capteurs de température, des jonctions tunnel à barrières ferroélectriques pour le stockage de données ou des architectures neuromorphiques, des MEMs ou des composants électro-optiques fonctionnant au GHz sur Si tout en continuant les recherches fondamentales pour maintenir un niveau de connaissance à la pointe. Pour atteindre ces objectifs, le projet regroupe des experts du domaine travaillant sur la physique des couches minces et hétérostructures d'oxydes, leur modélisation ainsi que sur leur caractérisation et leur utilisation potentielle pour la réalisation de composant. Le projet AXION permettra de créer ou de renforcer des collaborations entre les acteurs majeurs de la communauté des oxydes de Paris-Saclay. Ceci permettra d'atteindre une masse critique travaillant dans un domaine phare de la matière condensée et générer de nouvelles collaborations et de nouveaux projets à l'échelle nationale et internationale. Il permettra également de tisser des liens privilégiés avec les industriels et de favoriser la mise en place de futurs projets communs. AXION se propose aussi de renforcer les liens entre recherche et enseignement en proposant des cours en master et au sein d'une école dédiée aux oxydes.

Contact : , Unité Mixte de Physique CNRS/Thales