Brevet FR3030886A1 — publié le 20160624

DISPOSITIF DE MODULATION COMPORTANT UNE NANO-DIODE La présente invention concerne un dispositif de modulation comportant au moins une nano-diode. Le domaine de l'invention est notamment celui de la détection en très haute fréquence, dans la gamme de l'ordre du terahertz. Les nana-diodes à auto-commutation dites SSD (pour "Self-. Switching nanoDiodes" en anglais) sont l'une des solutions les plus io prometteuses pour atteindre cette gamme de fréquence et répondre ainsi aux multiples applications en cours de développement. En effet, ces composants requièrent une seule étape de nano-lithographie afin de réaliser des tranchées dans le semi-conducteur. Or de telles étapes sont coûteuses et impactent fortement le rendement de fabrication. 15 Les composants sont donc planaires : il est ainsi très aisé de les associer afin de réaliser des matrices ou des réseaux de détection. Le substrat utilisé permet par ailleurs un couplage avec des optiques adaptées aux fréquences terahertz. Au sujet des nana-diodes, on citera l'article suivant qui est 20 incorporé ici par référence : « Experimental demonstration of direct terahertz detection at room temperature in AlGaN/GaN asymmetric nanochannels » SANGARE P., DUCOURNAU G., GRIMBERT B., BRANDLI V., FAUCHER M., GACQU1ERE C., INIGUEZ-DE-LA-TORRE A., INIGUEZ-DE-LA-TORRE I., MILLITHALER 25 J.F., MATEOS J., GONZALES T. - Journal of Applied Physics 1/3, 3 (2013) page 034305 et suivantes. La qualité d'un détecteur peut s'évaluer à sa sensibilité de détection. De plus, afin d'améliorer le rapport signal sur bruit produit par des détecteurs en général et à nano-diodes en particulier, une solution connue 30 consiste à utiliser un hachoir mécanique ("chopper" en anglais), qui découpe (module) le signal qui doit être détecté. La difficulté liée à cette solution repose sur l'utilisation d'un composant mécanique externe au composant, qui est encombrant, impossible à intégrer et qui limite la fréquence de découpage à quelques milliers de hertz ( Les éléments présents dans plusieurs figures sont affectés d'une seule et même référence. En référence à la figure 1, une nano-diode est gravée dans une hétérostructure bicouche déposée sur un substrat 1 qui est en silicium dans le cas présent. L'hétérostructure comporte une couche inférieure 2 au contact du substrat et une couche supérieure 3. A titre d'exemple, la couche inférieure 2 est en GaN et la couche supérieure 3 est en A10,3Ga0,7N. Io La nano-diode est gravée dans la couche supérieure 3. Elle se présente comme un T, à gauche sur la figure, encastré dans un U, à droite sur la figure. La jambe 31 du T qui s'appuie sensiblement au milieu de la barre 32 de ce T débouche dans la base 33 du U. Elle constitue le canal de la diode qui s'étend par conséquent de la barre 15 32 jusqu'à la base 33. De part et d'autre du canal 31 figurent deux tranchées 34, 35 qui se prolongent pour former un espace libre entre la barre 32 du T et le sommet du U. Une ligne conductrice 37 est agencée sur le canal 31, perpendiculairement à celui-ci et elle repose sur les deux montants du U. A 20 titre d'exemple, pour réaliser cette ligne, on commence par déposer une couche mince de métal sur la diode et ensuite on vient graver cette couche La ligne peut être un mélange d'or et de molybdène. Elle peut aussi consister en une tri-couche titane-platine-or. En tout état de cause, quelle que soit sa constitution, le point important est que cette ligne soit 25 électriquement conductrice. On réalise ainsi un contact Schottky entre la ligne 37 et le canal 31. On peut par ailleurs envisager de déposer une couche d'un matériau diélectrique entre la nana-diode et la ligne. 30 Une seule nano-diode ne peut transmettre qu'un courant très limité du fait de la section de son canal. 11 est ainsi connu de juxtaposer une pluralité de nano-diodes. En référence à la figure 2, on a représenté un ensemble de cinq nano-diodes qui présentent donc cinq canaux 41, 42, 43, 44, 45 débouchant dans une zone d'accès gauche 48 et une zone d'accès droite 49. Maintenant, la ligne conductrice 47 enjambe la totalité des canaux. La connectique n'est pas représentée sur les figures afin de ne pas les surcharger. De plus, elle est bien connue de l'homme du métier qui n'a aucune difficulté pour la réaliser. La fonction de la ligne est celle d'un interrupteur dont l'état io dépend de la tension appliquée à cette ligne. L'interrupteur est ouvert lorsqu'on applique une tension négative de l'ordre de 5 volts. Il est fermé lorsqu'on applique une tension nulle ou légèrement positive. On remplace ainsi avantageusement le "chopper" pour 15 améliorer le rapport signal sur bruit en commandant la ligne en mode tout ou rien. De plus, il est possible d'ajuster la tension sur la ligne en mode passant afin d'avoir une sensibilité beaucoup plus élevée que pour une nano-diode sans ligne. On peut obtenir un facteur compris entre 10 et 100 20 pour une tension positive de l'ordre de 0,6 volts. En fait la fonction de la ligne peut s'assimiler à celle de la grille d'un transistor. La conséquence en est que la ligne peut être utilisée non seulement en tout ou rien mais également en tant que modulateur du courant 25 qui s'écoule dans le canal. La présente invention a été présentée suivant des modes de réalisations particulièrement pertinents. Toutefois, de nombreuses variantes pourraient être imaginées par l'homme du métier sans sortir du cadre de cette invention. En particulier, tout moyen décrit peut être remplacé par un moyen 30 équivalent. REVENDICATIONS1) Dispositif de modulation réalisé sur un substrat (1) comportant au moins une nano-diode qui se présente comme un T encastré 5 dans un U, le canal (31, 41, 42, 43, 44, 45) de cette nano-diode étant la jambe du T qui pénètre dans le U, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une ligne électriquement conductrice (37, 47) qui passe par-dessus une partie au moins de ce canal. 10 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que, comportant une pluralité de nano-diodes juxtaposées, ladite ligne (47) enjambe la totalité des canaux (41, 42, 43, 44, 45). 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une couche d'un matériau diélectrique est interposée 15 entre le ou les canaux (31, 41, 42, 43, 44, 45) et ladite ligne (37, 47). 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit substrat (1) est en silicium. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les nano-diodes sont formées dans 20 une hétérostructure AlGaN/GaN (2, 3). 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite ligne (37, 47) est réalisée avec un mélange d'or et de molybdène. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 25 caractérisé en ce que ladite ligne (37, 47) est réalisée à partir d'une multicouche conductrice. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite multicouche conductrice est réalisée en titane/platine/or. 9) Procédé de commande du dispositif conforme à l'une 30 quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'alimentation de ladite ligne (37, 47).