Brevet FR2988842A1 — publié le 20131004

- 1 " Détecteur d'analytes utilisant un inverseur logique réalisé à partir de deux transistors à nanotubes/nanofils/graphene, et procédé de détection associé." La présente invention est relative à un détecteur d'analytes comprenant au moins deux transistors à effet de champ à base de nanotubes ou nanofils ou de graphene. Il est connu d'utiliser des nanotubes de carbone semi-conducteurs comme transducteurs, par exemple, dans le but de détecter des analytes particuliers. On connaît par exemple des transistors à effet de champ à base de nanotubes de carbone ou CNT-FET pour « Carbon nanotube field effect transistor » en anglais. Par analyte, on entend une entité physique, chimique, ou biologique susceptible d'être analysée. D'une façon générale, ce n'est que très récemment, à partir de l'année 2000, qu'il a été envisagé d'utiliser les nanotubes de carbone comme briques fondamentales dans des systèmes de détection pour gaz. Traditionnellement les détecteurs des gaz sont fabriques en oxydes semi-conducteurs comme matériaux sensibles, la détection des gaz résultant de l'adsorption (interaction) des molécules de gaz avec la surface des matériaux. Les détecteurs à base des nanotubes/nanofils offrent des avantages significatifs par rapport aux capteurs conventionnels en termes de sensibilité, de la température de fonctionnement qui est ambiante (pour atteindre une forte sensibilité les détecteurs à état solide actuels utilisent des températures élevées de 200°C à 600°C) et de la miniaturisation (les CNTs ont de très grandes surfaces spécifiques (1580 m2/g), ainsi un petit nombre de nanotubes peut fournir de nombreux sites pour l'interaction avec les gaz). Dans ce sens, différentes techniques de détection sont envisagées, dont le principe de base repose sur le changement des propriétés électriques du matériau sensible après l'exposition aux analytes (gaz, liquides, biomolécules etc) soit: i) en exploitant la variation de la résistivité entre deux électrodes connectées par des nanotubes de carbone; ii) par la mesure de la variation de la conductivité d'un tapis de nanotubes de carbone ou de la capacité par rapport à une autre électrode; iii) en utilisant les variations de fréquence et d'amplitude de résonance électromagnétique d'une pastille de cuivre recouverte de nanotubes; enfin, iv) en utilisant un ou plusieurs nanotubes de - 2 carbone ou nanofils comme canal et les analytes (gaz, liquide etc) comme « grilles » moléculaires. En effet, par exemple les SWNTs (« Single Walled Carbon Nanotube transistor » en anglais) comprennent des fils moléculaires avec chaque atome à la surface. Le transfert de charge entre les SWNTs et les molécules adsorbées peut induire des changements drastiques (de quelques ordres de grandeur) dans la conductance des tubes, il s'agit d'un effet de polarisation chimique « gating » qui peut être utilisée pour la détection des molécules comme démontré initialement par Kong et al. pour NH3 et NO2 La meilleure sensibilité tant pour des gaz de type donneur que pour les accepteurs d'électrons est obtenue pour ce dernier principe de détection. Les premières démonstrations de ces dispositifs étaient basées sur des nanotubes individuels. En utilisant des dispositifs multitubes, une plus grande sensibilité aux effets de polarisation chimique peut être obtenue ainsi qu'un niveau de bruit électrique plus bas. La fonctionnalisation par « microspot » des réseaux de capteurs de façon « multiplex » permet la détection spécifique et l'identification des molécules dans des mélanges d'analytes. Le recouvrement par « polyethyleneimine » par exemple, permet aux dispositifs à base de nanotubes de type-n de détecter le NO2 à moins de lppb (parts-per-bilion) tout en étant insensible à NH3. Le recouvrement du dispositif avec du « Nafion » (polymeric perfluorinated sulfonic acid ionomer) bloque le NO2 et permet la détection sélective du NH3. Ainsi, pour augmenter la sensibilité, il est souhaitable d'obtenir des dispositifs comprenant uniquement des nanotubes semi-conducteurs car les propriétés électriques des nanotubes métalliques sont relativement insensibles à la « polarisation » chimique. Dans l'état de l'art actuel, une des approches les plus intéressantes telle que divulguée dans le document W02006/128828 Al consiste en la réalisation d'une matrice de transistors de type FET à base de nanofils/nanotubes de carbone, composée de transistors avec des contacts métalliques Drain et Source qui peuvent varier pour chacun des transistors et avec des fonctionnalisations polymères qui peuvent également changer entre les différents transistors. Suivant les analytes que l'on souhaite détecter, dans une telle matrice, chaque transistor ou un ensemble de transistors, est fonctionnalisé en utilisant plusieurs polymères spécifiques (pour la détection des gaz) ou des enzymes, des protéines ou autres substances chimiques ou biologiques (dans le cas de la reconnaissance de protéines). Les contacts - 3 - métalliques seront également différents afin d'obtenir la plus large palette de permutations « substances fonctionnalisant » / « nature du contact ». La sélectivité et la sensibilité de chaque transistor à base de nanotubes, polymérisé avec une certaine substance et qui a des contacts métalliques spécifiques, sera différente pour chaque gaz, ou protéine, avec lesquels ils interagissent. Ainsi, quand la matrice est exposée à un gaz ou à une protéine, il est en principe possible de réaliser une empreinte spécifique en fonction des variations de la conductance des transistors qui sont fonctionnalisés et contactés différemment. Cependant, bien que ces approches aient permis de démontrer au laboratoire des détecteurs dont la sensibilité est impressionnante en comparaison avec les technologies existantes, l'interprétation physique de l'effet de l'interaction entre les molécules de gaz et les CNTFET n'a pas encore été clarifiée Par ailleurs, l'utilisation pratique de ce type de dispositif est rendue très difficile par la trop grande variabilité de ses caractéristiques électriques suite à son exposition aux analytes. Sur les figures la et lb de l'art antérieur, on constate que, suite à l'exposition à un analyte qui est du NO2, la caractéristique de transfert (variation du courant drain en fonction de la tension grille) d'un transistor à base de nanotubes (CNT FET) est nettement modifiée. Cependant l'extraction des paramètres pertinents à partir de ces modifications reste une tâche très difficile car en règle générale, on observe des variations (suite à l'exposition aux analytes) significatives et simultanées aussi bien dans les valeurs de courant « on », courant « off », que de la tension de seuil et/ou de l'allure (pente) des caractéristiques. De ce fait ; en pratique, l'homme du métier est souvent contraint d'enregistrer l'entière caractéristique de transfert des dispositifs afin de pouvoir déceler les modifications induites par l'exposition à l'analyte d'intérêt. Ceci s'avère particulièrement difficile quand on parle de transistors CNTFET car compte tenu de leur miniaturisation, le courant à mesurer s'étale sur plusieurs ordres de grandeurs allant (en plus faible) de quelques 10-11 - 10-12A à quelques 10-5 - 10-4A. La réponse n'étant pas toujours instantanée, plusieurs balayages en tension de grille peuvent s'avérer nécessaires également. - 4 - Par conséquent, dans une exploitation pratique de ce type de dispositif, uniquement leur sensibilité extrême peut être avantageusement utilisée car : - l'élément actif est fortement miniaturisé mais la nécessité d'utiliser une électronique de mesure (balayage tension + mesure courants très faibles) complexe et encombrante (proche du capteur) réduit nécessairement les gains en miniaturisation - la fabrication des CNTFETs est une technologie relativement peu chère mais là encore la chaîne de mesure nécessaire reste elle, très complexe et coûteuse, - la partie active (FETs) est peu gourmande en énergie mais cet avantage est également anéanti par la chaîne de mesure qui risque de consommer beaucoup plus que le capteur, - les CNTFETs peuvent avoir des temps de réponse très faible mais cet avantage est lui aussi perdu si l'on est réduit à mesurer et enregistrer des caractéristiques de transfert complètes pour chaque élément de la matrice, - l'interprétation (l'empreinte) de données collectées pour chaque mesure nécessite des moyens de calcul relativement lourds, - la nécessité d'effectuer des cycles complets de mesure sur chaque transistor (balayage en tension de grille) stresse les composants et peut induire des défaillances soit par destruction du composant soit en faussant la mesure par des effets de dégradation des caractéristiques électriques du composant soit par des effets secondaires d'échauffement local (qui modifient les conditions d'absorption désorption des analytes) La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en proposant un nouveau détecteur peu encombrant. Un autre but de l'invention est de réaliser un détecteur à base de nanotubes/nanofils/graphene ayant un fonctionnement rapide. On atteint au moins l'un des objectifs précités avec un détecteur d'analytes comprenant au moins deux composants électroniques différenciés par leurs propriétés électriques. Selon l'invention, les deux composants électroniques sont connectés ensemble de façon à constituer un inverseur logique ; le premier composant électronique étant un transistor à effet de champ ; et le - 5 second composant électronique étant un transistor à effet de champ ou une résistance, chacun (le transistor à effet de champ ou la résistance) étant constitué à partir de nanotubes, de nanofils ou du graphène, ce second composant électronique étant sensible aux analytes. De préférence, le premier composant électronique est également constitué à partir de nanotubes, de nanofils ou du graphène, et il est également sensible aux analytes. Le caractère sensible d'un composant électronique est clairement défini dans l'état de l'art et bien connu de l'homme du métier. Un transistor ou une résistance est sensible lorsque l'interaction avec des analytes produit une variation des caractéristiques de transfert et respectivement une variation de la résistivité. L'invention est notamment remarquable par le fait qu'on peut utiliser des nanotubes, des nanofils ou du graphène. Le graphène est un cristal bidimensionnel de carbone à base duquel on réalise des transistors ou des résistances. Selon un aspect de l'invention, le second composant électronique peut effectivement être une résistance à base de nanotubes/nanofils ou de graphène. Il est en effet possible de réaliser une fonction logique de type inverseur entre un transistor et une résistance. Cette résistance est de préférence réalisée sous forme d'une couche de graphène comme élément actif. Il est actuellement assez aisé de concevoir une ou plusieurs couches de graphène ayant une résistivité élevée, ce qui est favorable à une utilisation en tant qu'élément actif dans l'inverseur selon l'invention. De préférence, la valeur de cette résistance est d'au moins quelques kilo ohms, par exemple 50 KS-2. Par ailleurs, une couche de graphène présente la particularité avantageuse d'être très sensible à des analytes. Avec le détecteur selon l'invention, on rend le signal de sortie d'un détecteur à base de nanotubes, de nanofils ou de graphène intelligible. L'utilisation d'un inverseur permet de rationnaliser les paramètres à surveiller. En outre, la conception d'un inverseur reste peu onéreuse car il suffit par exemple d'imprimer les transistors et la résistance sur un substrat. Avantageusement, on peut utiliser un signal d'entrée alternatif, de préférence un signal créneau, notamment périodique, qui est appliqué à - 6 l'entrée de l'inverseur logique en présence d'analytes. Un tel signal permet de calculer aisément différents paramètres utiles en analysant le signal de sortie de l'inverseur logique. On détermine des valeurs de ces paramètres qui sont ensuite comparées à des valeurs de référence, typiquement obtenues par étalonnage. En fonction de la disposition des valeurs déterminées par rapport aux données d'étalonnage, il est possible d'identifier le type d'analyte ayant été capté par les transistors. De préférence on utilise un réseau d'inverseurs logiques selon l'invention de façon à obtenir un détecteur de grande surface. On augmente ainsi la surface de contact avec le milieu de mesure. Avec le détecteur selon l'invention, la transduction et la mise en forme du signal de détection sont réalisées par le détecteur lui-même simplifiant ainsi d'une manière considérable l'architecture des dispositifs de détection. En effet le signal récupéré, typiquement une tension, peut facilement être déporté vers un circuit électronique de mesure distant ou intégré. Ce signal peut facilement être intégré dans le circuit électronique de mesure et être simplement transformé en signal numérique. Les deux composants électroniques peuvent être des transistors à effet de champ qui sont complémentaires, l'un comprenant un canal N et l'autre un canal P. Dans ce cas, les grilles des deux transistors sont reliés entre eux et constituent l'entrée de l'inverseur, les drains sont reliés entre eux et constituent la sortie de l'inverseur, la source du transistor à canal P est reliée à une tension de polarisation élevée, et la source du transistor à canal N est reliée à une tension de polarisation basse. Dans ce mode de réalisation, le montage inverseur est semblable au montage inverseur dans la technologie CMOS. Selon une variante de réalisation, les deux composants électroniques 30 sont des transistors à effet de champ complémentaires et ambipolaires avec des tensions de seuil décalées. Avantageusement, lorsque les deux composants électroniques sont des transistors à effet de champ, ils sont différenciés par le type de matériau 35 utilisé pour constituer une électrode source et/ou une électrode drain d'au moins l'un des deux transistors à effet de champ. La différentiation des - 7 transistors permet d'obtenir notamment des seuils de conduction différents entre les deux transistors différenciés. On choisit les matériaux conducteurs de la source et du drain de chaque transistor en fonction de la différence de seuils escomptée. Une telle différentiation ajoute un élément de réglage supplémentaire dans l'analyse des signaux de sortie des inverseurs notamment constitués en réseau. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'un au moins des deux composants électroniques est fonctionnalisé. La fonctionnalisation des nanotubes avec des molécules spécifiques (communément de polymères) améliore la détection notamment dans des milieux liquides ou très humides. On peut disposer des couches de polymères qui sont absorbants pour des molécules spécifiques telles que le NH3 ou le NO2 par exemple. Une alternative à la fonctionnalisation par polymères, dans le cas d'une utilisation dans un milieu qui peut être très humide mais pas liquide, par exemple dans les régions à mousson ou tropicales, est d'utiliser le détecteur dans un mode de fonctionnement à chaud, par exemple à une température de fonctionnement de l'ordre de 100°C à 200°C, ce qui peut être obtenu par un dispositif de chauffage local approprié. Pour la fonctionnalisation du graphène, on utilise les mêmes techniques que pour celle des nanotubes, ce sont tous des matériaux graphitiques. La fonctionnalisation peut être plus efficace à mettre en oeuvre car le graphène est une surface plane qui en plus présente de nombreux sites disponibles pour le greffage de diverses molécules. On peut par ailleurs prévoir que l'un au moins des deux composants électroniques soit passive. Cela permet de rendre inactif un transistor ou la résistance, ce qui constitue un moyen de personnalisation ou de spécification supplémentaire du détecteur selon l'invention. Selon l'invention, on prévoit un circuit électronique connecté à la sortie dudit inverseur logique, ce circuit électronique étant configuré pour détecter l'un ou une combinaison des paramètres suivants lorsqu'un signal alternatif est appliqué à l'entrée dudit inverseur logique : - une amplitude du signal de sortie de l'inverseur logique, - un décalage entre l'amplitude maximale du signal de sortie de l'inverseur logique et la tension de polarisation haute de l'inverseur logique, - 8 - un décalage entre l'amplitude minimale du signal de sortie de l'inverseur logique et la tension de polarisation basse de l'inverseur logique, et - un déphasage entre le signal d'entrée et le signal de sortie de l'inverseur logique. Dans les systèmes de l'art antérieur, l'obtention d'une empreinte nécessitait des calculs lourds car la quantité de paramètres à traiter était colossale. Dans le détecteur selon l'invention, on peut définir ces quatre paramètres avec lesquels il est possible de détecter avec précision et exactitude la présence d'analytes. A titre d'exemple, pour un inverseur logique donné, chacun desdits paramètres peut être déterminé au sein d'un bloc logique individuel connecté audit inverseur logique donné. Selon un autre exemple de l'invention, on peut prévoir au moins quatre inverseurs logiques, chacun connecté à un bloc logique individuel au sein duquel un desdits paramètres est déterminé. Dans cet exemple on prévoit plusieurs inverseurs logiques et un bloc logique par inverseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le détecteur peut comprendre un circuit électronique connecté à la sortie dudit inverseur logique, ce circuit électronique étant disposé à distance. Dans ce cas, on prévoit en outre un module émetteur-récepteur sans fil qui est alimenté par le signal de sortie de l'inverseur logique et qui est prévu pour communiquer avec le circuit électronique. Le détecteur selon l'invention peut en outre comprendre un redresseur pour engendrer une tension de polarisation de l'inverseur logique à partir d'un signal alternatif d'entrée. Il peut s'agir de la tension de polarisation haute ou basse. Une telle réalisation évite notamment l'utilisation d'une batterie, ce qui constitue un gain de place indéniable, donc une amélioration en termes de miniaturisation de l'ensemble du détecteur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le détecteur peut comprendre une pluralité d'inverseurs logiques successifs connectés de façon à réaliser un oscillateur en anneau. Selon la technologie CMOS, on utilise un nombre élevé d'inverseurs dans un tel oscillateur afin de limiter toute sorte - 9 de perturbations. Dans le cas présent, la fréquence du signal de sortie de l'oscillateur est fonction du déphasage avec le signal d'entrée. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, le détecteur comprend au moins deux inverseurs logiques connectés en parallèle de façon à constituer une bascule, les deux inverseurs logiques étant respectivement connectés à deux transistors d'accès à deux lignes de bit d'une mémoire statique. Il s'agit d'un moyen judicieux de constituer une mémoire de type SDRAM (« synchronous dynamic random access memory » en langue anglaise) par exemple. La mémoire statique comprend plusieurs bascules configurées pour basculer à des seuils différents et progressifs d'un des paramètres du signal de sortie de l'inverseur logique. Ainsi, avec un codage approprié, il est possible de « lire » directement dans la mémoire statique une valeur correspondant à l'analyte détecté. Selon un autre mode de réalisation avantageux, le détecteur peut comprendre une antenne RFID (« radio frequency identification » en langue anglaise) pour l'alimentation du détecteur et pour la transmission du signal de sortie de l'inverseur logique vers un circuit électronique distant. Dans un tel cas, et dans d'autres cas également, il est avantageux de prévoir la génération d'une tension de polarisation par redressement du signal d'entrée qui proviendrait de l'antenne RFID. Cela revient à alimenter le détecteur uniquement au moment de la réalisation d'une mesure. Selon un autre aspect de l'invention, il es proposé un procédé pour la détection d'analytes à partir d'un détecteur tel que défini ci-dessus. Selon l'invention, on alimente l'inverseur logique avec un signal alternatif, et on mesure l'un des paramètres suivants qui sera comparé avec des données d'étalonnage pour l'identification d'un analyte : - une amplitude du signal de sortie de l'inverseur logique, - un décalage entre l'amplitude maximale du signal de sortie de l'inverseur logique et la tension de polarisation haute de l'inverseur logique, - un décalage entre l'amplitude minimale du signal de sortie de l'inverseur logique et la tension de polarisation basse de l'inverseur logique, et - un déphasage entre le signal d'entrée et le signal de sortie de l'inverseur logique. - 1 0 - D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : Les figures la et lb sont des courbes illustrant la fonction de transfert, tension de grille versus courant de sortie, de deux transistor à effet de champ à base de nanotubes selon l'art antérieur ; La figure 2a est une vue schématique illustrant un inverseur logique constitué de deux transistors à effet de champ à base de nanotubes selon l'invention ; La figure 2b est une vue schématique illustrant un inverseur logique constitué d'un transistor à effet de champ à base de nanotubes et d'une résistance à base de graphène selon l'invention ; La figure 3 est une vue schématique d'un inverseur logique selon l'invention alimentant quatre blocs logiques individuels ; La figure 4 est une vue schématique de quatre inverseurs logiques selon l'invention alimentant chacun un bloc logique individuel ; La figure 5 est une vue schématique d'un oscillateur en anneau selon l'invention ; La figure 6 est une vue schématique d'un oscillateur en anneau selon l'invention alimenté via une antenne RFID ; La figure 7 est une vue schématique d'une cellule mémoire SDRAM réalisée avec deux inverseurs logiques selon l'invention ; La figure 8 est une vue schématique de la cellule mémoire de la figure 7 avec une alimentation via une antenne RFID ; Les figures 9a, 9b et 9c sont des courbes illustrant la variation des courants et tensions caractéristiques lors d'une mesure d'humidité à 60% au moyen d'un détecteur selon l'invention en appliquant un signal carré à l'entrée ; Les figures 10a, 10b et 10c sont des courbes caractéristiques du détecteur des figures 9a, 9b et 9c pour la mesure d'humidité à 30% ; Les figures 11a, llb et 11c sont des courbes caractéristiques du détecteur des figures 9a, 9b et 9c pour la mesure d'humidité à 1% ; et La figure 12 est une courbe illustrant la dépendance quasi linéaire entre l'amplitude du signal de sortie et le taux d'humidité. - 11 L'invention concerne un détecteur comprenant au moins un inverseur logique réalisé à partir de deux transistors. Ces inverseurs peuvent être disposés en réseau pour la détection d'analytes. Dans les transistors selon l'invention, un élément semi-conducteur nanotube ou nanofil ou graphene forme le canal du transistor. L'élément semi-conducteur est connecté à ses deux extrémités à une électrode source et à une électrode drain. Ces deux électrodes sont réalisées dans un matériau conducteur, typiquement du métal. On a ainsi pour chaque transistor, une jonction source/canal et une jonction drain/canal. De tels transistors sont décrits dans le document W02006/128828. Ce document décrit également des moyens de fonctionnalisation des transistors qui peuvent être adaptés et utilisés dans la présente invention. Selon l'invention, on exploite les modifications des propriétés électriques d'au moins une des jonctions source/canal ou drain/canal du transistor, dont la surface ou une partie au moins est exposée à un analyte à détecter. Il s'agit de préférence d'au moins la jonction source/canal. Le transistor utilisé doit donc avoir une structure telle qu'au moins une jonction avec le canal, et de préférence la jonction associée à l'électrode source, soit exposée au milieu soumis à la détection. Le transistor est ainsi prévu avec une zone exposée de détection comprenant une ou les deux jonctions, qui sont ainsi mises en condition de réagir avec un environnement, qui peut être liquide ou gazeux. Selon une variante de l'invention, on exploite les modifications des propriétés électriques d'au moins un des canaux (nanotube(s)) des transistors dont la surface ou une partie au moins est fonctionnalisée avec des molécules spécifiques pour augmenter la sensibilité à certains analytes. Dans ce cas le transistor est prévu avec une zone exposée de détection comprenant au moins une partie du canal mise en condition de réagir avec un environnement, qui peut être liquide ou gazeux. On prévoit également la détection de déformations mécaniques (élongations, tractions...). Cela peut être intéressant dans le domaine du génie civil ou de l'automobile par exemple. En effet, le détecteur peut être réalisé sur un substrat déformable, le fait d'appliquer une déformation est directement « ressenti » par le réseaux des nanotubes/nanofils ou graphènes constituant le canal des transistors ou la résistance. Cela se traduit ensuite - 12 dans une modification de leurs caractéristiques de transfert tout à fait similaire et détectable selon l'invention. Dans la suite, dans le but de simplifier l'exposé, l'invention est décrite pour un transistor à nanotube semi-conducteur (par exemple nanotube de carbone semi-conducteur). Les mêmes propriétés et les mêmes effets peuvent être obtenus en utilisant à la place du ou des nanotubes, un ou des nanofils semiconducteurs, ainsi qu'une ou des couches de graphene ce qui constitue une variante de l'invention. La description ci-après peut s'appliquer de façon équivalente à cette variante en remplaçant "nanotube(s) de carbone" ou "nanotube(s)" par nanofil(s) ou graphene. Un inverseur logique 1 selon l'invention est représenté sur la figure 2a. On distingue deux transistors à effet de champ CNTFET1 et CNTFET2 montés en inverseur. Le transistor CNTFET1 est un transistor de type P. Le transistor CNTFET2 est un transistor de type N. Les grilles des deux transistors sont reliées entre eux et constituent l'entrée de l'inverseur où un signal Vin est prévu. Les deux drains des deux transistors à effet de champ CNTFET1 et CNTFET2 sont reliés entre eux et constituent la sortie Vout de l'inverseur. La source du transistor CNTFET1 est reliée à la tension de polarisation haute VDD. La source du transistor CNTFET2 est reliée à la tension de polarisation basse, ici la masse. Un tel inverseur est de type inverseur logique dans la technologie CMOS. Il s'agit du circuit de base dans cette technologie. Lorsque l'entrée est au niveau logique 1 (Vin=VDD) le transistor CNTFET1 est bloqué et le transistor CNTFET2 est saturé. Le potentiel de la sortie Vout est donc à la masse qui correspond au niveau logique O. De la même manière, lorsque l'entrée est au niveau logique 0, le transistor CNTFET1 est saturé et le transistor CNTFET2 est bloqué. La sortie Vout est au potentiel + VDD. Avantageusement, on applique en entrée un signal alternatif sous orme de créneaux variant entre zéro et VDD. En sortie de l'inverseur, on récupère une tension inversée par rapport au signal d'entrée avec une amplitude A.VouT - 13 pouvant varier entre 0 et VDD. Trois autres paramètres peuvent être mesurés : - l'écart 4Vup, il s'agit de l'écart entre le niveau haut du signal de sortie et la tension de polarisation VDID. - L'écart AVDowN, il s'agit de l'écart entre le niveau bas du signal de sortie et la masse. - ainsi que le décalage temporel ou déphasage 3.(pouT en commutation par rapport au signal d'entrée. Suite à une exposition à des analytes, l'inverseur réagit par modification des caractéristiques électriques des transistors CNTFET1 et CNTFET2 avec des modifications d'au moins un de ces quatre paramètres. Ainsi il devient possible de : - effectuer la transduction et la mise en forme du signal par le même composant, - récupérer l'information de détection sous forme de signal (tension) facilement mesurable et intégrable dans un circuit de mesure, - utiliser le signal de sortie sous forme « numérique » dans une électronique logique embarquée et qui peut être réalisée avec des approches technologiques similaires, à base de transistor à nanotubes/nanofils, cette fois passivés. - découpler la variation simultanée de plusieurs paramètres des caractéristiques de transfert des transistors CNTFET1 et CNTFET2 dans un ensemble de quatre paramètres distincts et facilement mesurables : o une variation des tensions de seuil des transistors CNTFET1 et CNTFET2 se traduit dans une variation du décalage A.Vou-r, o une variation dans le courant « off » du transistor CNTFET2 influe sur la valeur du décalage A.VuP, o une variation dans le courant « off » du CNTFET1 influe sur la valeur du décalage AVDowN, o la variation de la pente est détectée comme un décalage temporel de commutation dans le déphasag e ATouT- Différentes configuration de détection de ces paramètres sont possibles. Il est par exemple possible d'utiliser le signal de sortie de l'inverseur 1 pour commander des circuits logiques pouvant afficher de manière directe la valeur mesurée (une série de commutateurs s'ouvrant - 14 pour des valeurs croissantes de tension d'entrée) ou l'enregistrer dans des blocs mémoires pour une récupération ultérieure. Sur le même principe que ce qui vient d'être décrit, la figure 2b illustre un inverseur du type de la figure 1 dans lequel le CNTFET2 est remplacé par une résistance R à base de graphène. Il s'agit d'une résistance sensible et d'une valeur de plusieurs kilo ohms. La figure 3 illustre un exemple de réalisation dans lequel l'inverseur 1 est conçu pour effectuer la détection d'analyte et en même temps une première mise en forme du signal de sortie. Le signal de sortie est envoyé à différents blocs logiques de mesure/enregistrement qui finalisent le traitement du signal : mesure des paramètres 4VouT, 4Vup, AVDowN, et 4(pouT, par comparaison avec le signal de référence VIN. L'avantage d'une telle configuration réside dans l'utilisation d'un seul élément sensible qu'est l'inverseur, avec des circuits électroniques en forme de blocs logiques qui peuvent être distants (non-embarquée avec l'inverseur) pour finaliser la mise en forme du signal utile. Sur la figure 3, l'inverseur 1 selon l'invention est connecté à sa sortie à quatre blocs logiques : bloc logique 1, bloc logique 2, bloc logique 3 et bloc logique 4, chaque bloc logique est configuré pour traiter le signal de sortie Vout et déterminer un paramètre parmi les quatre précités. Le bloc logique 1 calcule l'écart A.VouT. Le bloc logique 2 calcule le décalage AVup. Le bloc logique 3 calcule le décalage AVDowN. Le bloc logique 4 calcule le déphasage 3.(pouT. Chaque bloc logique peut comporter un convertisseur analogique numérique permettant d'indiquer directement une valeur numérique correspondant au paramètre calculé. Dans une deuxième configuration telle qu'illustrée sur la figure 4, on utilise plusieurs inverseurs selon l'invention reliés chacun à l'un des blocs précités. Ces blocs logiques 1 à 4 peuvent être embarqués avec l'inverseur correspondant. Les configurations telles décrites sur les figures 3 et 4 peuvent être organisées en réseau ou dans des matrices où certains transistors peuvent être fonctionnalisés de manière spécifique : par type de contact métallique, par type de polymères... On peut ainsi obtenir une sorte de « nez électronique » fournissant une empreinte spécifique pour chaque type d'analyte détecté.35 - 1 5 - A titre d'exemple, le bloc logique 4 permettant la mesure du déphasage de commutation 4(pouT, on utilise l'inverseur selon l'invention pour commander une série d'autres inverseurs à base de nanotubes et/ou fabriqués avec des transistors classiques ou des transistors à effet de champ à base de nanotubes/nanofils passives dans une configuration typique d'oscillateur en anneau (« ring oscillator » en anglais). Avantageusement, la fréquence du signal en sortie est directement lié au décalage temporel de commutation due à la détection d'analytes. Sur la figure 5, on voit trois inverseurs 1 à 3 disposés en série. On peut disposer plus d'inverseurs, le nombre total étant toujours impair. On distingue également une boucle de contre réaction pour injecter le signal de sortie vers l'entrée Vin. Dans ce cas également, un tel montage est inspiré du montage oscillateur en anneau à base de la technologie CMOS. Suivant un autre aspect de l'invention, on prévoit une alimentation de cet oscillateur en utilisant une antenne RFID 5 apte à recevoir un signal provenant d'un émetteur distant et à générer le signal d'entrée Vin. Un redresseur 6 est prévu pour générer la tension de polarisation VDD à partir du signal généré par l'antenne RFID 5. Un amplificateur 7 est disposé à la sortie de l'oscillateur en anneau. Cet amplificateur amplifie le signal représentatif du déphasage 4(pouT qui est ensuite envoyé vers l'antenne RFID pour une transmission à distance. Avec un tel arrangement, on prévoir d'alimenter le détecteur uniquement lors d'une mesure. En présence d'analytes, les transistors sensibles, notamment fonctionnalisés, voient leurs caractéristiques électriques modifiées. Cela n'est révélé que lors d'une mesure. Il n'est pas nécessaire d'alimenter en permanence les inverseurs de l'oscillateur en anneau. Selon encore un autre exemple de réalisation, on utilise un ou deux inverseurs selon l'invention dans une configuration type mémoire statique ou SRAM (« Static Random Access Memory » en anglais). Comme on le voit sur la figure 7, ces inverseurs sont utilisés en tant que bascules pour détecter l'analyte et mémoriser/permettre la lecture des données. Par un choix convenable des caractéristiques des transistors d'accès 8 et 9, il est possible par exemple de stocker un bit 1 correspondant à la détection de l'analyte uniquement pour une valeur seuil donnée par exemple à partir d'une variation donnée de l'amplitude AVouT correspondant à une certaine - 16 concentration de l'analyte. Plusieurs bascules avec des valeurs seuils croissants (correspondant à une variation croissante ou décroissante de la concentration de l'analyte) peuvent être combinées pour former les blocs logiques de type 1 à 3 sur les figures 4 et 5. Une telle approche a l'avantage de pouvoir effectuer la détection en absence d'alimentation électrique et de la restituer par exemple quand le bloc est alimenté (c'est la lecture qui nécessitera de l'alimentation électrique) Sur la figure 8 on prévoit une variante dans laquelle la bascule est alimentée par une antenne RFID 10. On retrouve un redresseur 11 pour générer la tension de polarisation VDD, ainsi qu'un circuit de lecture 12 pour lire toutes les bascules et donner un code correspondant par exemple directement au niveau de concentration d'analyte détecté. Ce code est ensuite amplifié via un amplificateur 13 puis envoyé vers l'antenne RFID 10 pour une transmission vers un lecteur distant. Parmi les nombreux avantages de l'invention, on peut à nouveau citer les avantages suivants : - une transduction et une mise en forme du signal de sortie par le même composant, - un ensemble de quatre paramètres distincts seulement qui portent l'information de détection sous forme de signal (tension, fréquence) facilement mesurable et intégrable dans un circuit de mesure, - le signal de sortie est directement exploitable sous forme « numérique » dans une électronique logique embarquée ou à distance, - de part l'architecture similaire aux circuits CMOS, la détection et le traitement du signal nécessitent très peu d'énergie, - la technologie de réalisation est très simple à mettre en oeuvre et nécessite uniquement un à deux (dans le cas où la différenciation des deux transistors est souhaitée) masques lithographiques, et - en couplant ce type de dispositifs avec une antenne RFID pour apporter l'énergie d'alimentation, il devient très facile de concevoir des capteurs intègres et autonomes. On va maintenant décrire, l'évolution des caractéristiques de transfert d'un inverseur selon l'invention pour différents taux d'humidité en tant qu'analyte. - 17 Un détecteur selon l'invention est exposé à une atmosphère d'azote plus ou moins chargée en humidité relative : l'analyte est donc la vapeur d'eau, l'humidité RH. Si l'on mesure les caractéristiques de transfert des deux transistors indépendamment l'un de l'autre par exemple à RH 1% et à RH 60%, on remarque des variations significatives mais encore une fois, il est très difficile de déceler un paramètre pertinent. C'est l'intégralité de la caractéristique de transfert qui en quelque sorte représente l'empreinte de l'analyte. Avec la présente invention, plutôt que de balayer toute la gamme de tension de grille pour obtenir la fonction de transfert des transistors, on va définir une plage limitée dans laquelle on fait varier un signal carré à l'entrée de l'inverseur. Les figures 9a, 9b et 9c sont relatives aux mesures pour une humidité relative de 60%. Sur la figure 9a, on voit la fonction de transfert des deux transistors utilisés pour réaliser l'inverseur selon l'invention. Il s'agit de deux transistors ambipolaires avec des tensions de seuil décalées. La plage des tensions de grille choisie est telle que l'un des deux transistors se comporte comme un transistor de type N tandis que l'autre plutôt de type P. Avec l'invention, on définit une plage entre 0 et 10 volts de tension d'entrée Vin (Vg) dans laquelle l'inverseur peut commuter. La figure 9b illustre les courbes de la tension de sortie Vout par rapport à la tension d'entrée Vin et le courant de sortie IDD par rapport à la tension d'entrée Vin. La figure 9c illustre différentes courbes de la tension d'entrée Vin, de la tension de sortie Vout et du courant de sortie IDD. On observe que l'amplitude du signal en sortie (A.Vout) est d'environ 0.5V. Sur les figures 10a, 10b et 10c, on réalise les mêmes mesures que sur les figures 9a à 9c, mais avec une humidité relative de 30%. On observe par exemple que l'amplitude du signal en sortie (A.Vout) est d'environ 1.8V. Sur les figures 11a, 11b et 11c, on réalise les mêmes mesures que sur les figures 9a à 9c, mais avec une humidité relative de 1%. On observe par exemple que l'amplitude du signal en sortie (A.Vout) est d'environ 3.7V. - 18 Avec l'ensemble de mesures réalisées, il est possible de tracer, telle que représentée sur la figure 12, une courbe de 4Vout en fonction du taux d'humidité relative. On constate qu'il existe une dépendance quasi-linéaire entre le AVout et le RH. On a réussi à réaliser un détecteur d'humidité et d'en tirer un paramètre pertinent, et ceci grâce à la configuration particulière en mode inverseur. La transduction et la mise en forme du signal sont réalisées par le détecteur lui-même. Ceci aurait été d'une complexité extraordinaire si on avait dû exploiter les caractéristiques brutes de transfert de l'un des deux transistors à effet de champ. Les applications visées couvrent une très large gamme de détecteurs (de gaz, biologiques, liquides etc) pour l'instrumentation de la ville (génie civile), des véhicules, pour la sécurité etc. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Détecteur d'analytes comprenant au moins deux composants électroniques différenciés par leurs propriétés électriques, caractérisé en ce que les deux composants électroniques sont connectés ensemble de façon à constituer un inverseur logique ; le premier composant électronique étant un transistor à effet de champ ; et le second composant électronique étant un transistor à effet de champ ou une résistance, chacun étant constitué à partir de nanotubes, de nanofils ou du graphène, ce second composant électronique étant sensible aux analytes. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier composant électronique est également constitué à partir de nanotubes, de nanofils ou du graphène, et il est également sensible aux analytes. 3. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux composants électroniques sont des transistors à effet de champ et sont complémentaires, l'un comprenant un canal N et l'autre un canal P, et en ce que les grilles des deux transistors sont reliés entre eux et constituent l'entrée de l'inverseur, les drains sont reliés entre eux et constituent la sortie de l'inverseur, la source du transistor à canal P est reliée à une tension de polarisation élevée, et la source du transistor à canal N est reliée à une tension de polarisation basse. 4. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux composants électroniques sont des transistors à effet de champ et sont complémentaires et ambipolaires avec des tensions de seuil décalées. 5. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux composants électroniques sont des transistors à effet de champ qui sont différenciés par le type de matériau utilisé pour constituer une électrode source et/ou une électrode drain d'au moins l'un des deux transistors à effet de champ.- 20 6. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second composant électronique est une résistance de valeur d'au moins quelques kilo ohms. 7. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des deux composants électroniques est fonctionnalisé. 8. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, 10 caractérisé en ce que l'un au moins des deux composants électroniques est passive. 9. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique connecté à la sortie 15 dudit inverseur logique, ce circuit électronique étant configuré pour détecter l'un ou une combinaison des paramètres suivants lorsqu'un signal alternatif est appliqué à l'entrée dudit inverseur logique : - une amplitude du signal de sortie de l'inverseur logique, - un décalage entre l'amplitude maximale du signal de sortie de l'inverseur 20 logique et la tension de polarisation haute de l'inverseur logique, - un décalage entre l'amplitude minimale du signal de sortie de l'inverseur logique et la tension de polarisation basse de l'inverseur logique, et - un déphasage entre le signal d'entrée et le signal de sortie de l'inverseur logique. 25 10. Détecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que pour un inverseur logique donné, chacun desdits paramètres est déterminé au sein d'un bloc logique individuel connecté audit inverseur logique donné. 30 11. Détecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend au moins quatre inverseurs logiques, chacun connecté à un bloc logique individuel au sein duquel un desdits paramètres est déterminé. 12. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, 35 caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique connecté à la sortie dudit inverseur logique, ce circuit électronique étant disposé à distance, et en- 21 ce qu'il comprend en outre un module émetteur-récepteur sans fil alimenté par le signal de sortie de l'inverseur logique et prévu pour communiquer avec le circuit électronique. 13. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un redresseur pour engendrer une tension de polarisation de l'inverseur logique à partir d'un signal alternatif d'entrée. 14. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'inverseurs logiques successifs connectés de façon à réaliser un oscillateur en anneau. 15. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux inverseurs logiques connectés en parallèle de façon à constituer une bascule, les deux inverseurs logiques étant respectivement connectés à deux transistors d'accès à deux lignes de bit d'une mémoire statique. 16. Détecteur selon la revendication 14, caractérisé en ce que la mémoire statique comprend plusieurs bascules configurées pour basculer à des seuils différents et progressifs d'un des paramètres du signal de sortie de l'inverseur logique. 17. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une antenne RFID pour l'alimentation du détecteur et pour la transmission du signal de sortie de l'inverseur logique vers un circuit électronique distant. 18. Procédé pour la détection d'analytes à partir d'un détecteur comprenant au moins deux composants électroniques différenciés par leurs propriétés électriques, les deux composants électroniques étant connectés ensemble de façon à constituer un inverseur logique ; le premier composant électronique étant un transistor à effet de champ ; et le second composant électronique étant un transistor à effet de champ ou une résistance, chacun étant- 22 constitué à partir de nanotubes, de nanofils ou du graphène, ce second composant électronique étant sensible aux analytes, caractérisé en ce qu'on alimente l'inverseur logique avec un signal alternatif, et on mesure l'un des paramètres suivants qui sera comparé avec des données d'étalonnage pour l'identification d'un analyte : - une amplitude du signal de sortie de l'inverseur logique, - un décalage entre l'amplitude maximale du signal de sortie de l'inverseur logique et la tension de polarisation haute de l'inverseur logique, - un décalage entre l'amplitude minimale du signal de sortie de l'inverseur logique et la tension de polarisation basse de l'inverseur logique, et - un déphasage entre le signal d'entrée et le signal de sortie de l'inverseur logique. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le signal alternatif est un signal créneaux qui est appliqué à l'entrée de l'inverseur logique en présence d'analytes. 20. Procédé selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce qu'on alimente le détecteur uniquement au moment de réaliser une mesure.20