Publications

2006

• Conception et modélisation de transistors TFTs en silicium microcristallin pour les écrans AMOLED.
  
  • Bui van Diep
  , 2006. Les travaux précédemment réalises au sein du LPICM ont mis en évidence que le silicium microcristallin est un semi-conducteur a faible cout, possédant une mobilité importante avec malgré tout une très bonne stabilité. Ce qui en fait un matériau particulièrement intéressant pour les transistors TFTs des écrans plats OLED 2. Il nous a donc paru logique de nous intéresser, dans le cadre de cette thèse, a la conception et a la réalisation expérimentalement des structures de pixel OLED à base de transistors TFTs en silicium microcristallin. Pour ce faire, il est indispensable de posséder des modèles comportementaux performants des composants. Ainsi, notre objectif primordial a été de concevoir des modèles Spice de transistors c-Si TFT mais aussi d'OLED. D'un point de vue technologique, nous nous sommes attaches à maitriser l'ensemble de la chaine de fabrication (conception de masques et lithographie en salle blanche). La caractérisation de nos transistors a révèle des mobilités de l'ordre de 1 cm2V−1s−1, des tensions de seuil de 4 V et a montre une bonne stabilité, sous stress, de la tension de seuil et de la mobilité. La faisabilité de ces transistors sur substrats flexibles comme le polyimide a aussi été démontre dans le cadre du Projet Intégré FlexiDis. Du point de vue de la modélisation, un modèle statique et dynamique Spice de transistor en silicium microcristallin est propose. L'écriture de ce modèle dans le langage Verilog-A nous permet de garantir une bonne portabilité et de pouvoir ainsi utiliser facilement des simulateurs professionnels comme Spectre de chez Cadence. De manière complémentaire, un modèle Spice efficient de diode OLED est également propose. Grace à ces outils, nous avons pu simuler des circuits utilisant les TFTs en silicium microcristallin. Ces simulations nous permettent de prédire que ces composants sont pertinents pour la conception de pixel OLED, de drivers de lignes, mais aussi de portes logiques NMOS simples comme l'inverseur et l'oscillateur en anneau.
• Nanowire-based active matrix backplanes for the control of large area X-ray imagers
  
  • Pribat Didier
  • Cojocaru Costel Sorin
  Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, North-Holland ; Elsevier [1981-1984], 2006, 563, pp.82-87. In digital X-ray sensors, pixel complexity is limited by the instabilities of amorphous silicon transistors or by the lack of homogeneity of their polycrystalline silicon counterparts. Here, we present a novel approach to the fabrication of thin-film transistors, based on the use of silicon nanowires grown in porous alumina templates. Transistors made from silicon nanowires are essentially studied for the post-MOS era and they exhibit excellent transport characteristics. The technology we propose is simple, as it only employs chemical vapour deposition processes for transistor fabrication. Also, as far as active matrix fabrication is concerned, a small number of masks is needed and we present a 5 mask process for the fabrication of an X-ray panel with pixel amplification. (10.1016/J.NIMA.2006.01.112)
  DOI : 10.1016/J.NIMA.2006.01.112
• Greffage de la transferrine sur oxyde de silicium
  
  • Girard Aurélie
  • Ababou-Girard S.
  • Le Bihan France
  • Coulon Nathalie .
  • Mohammed-Brahim Tayeb
  • Jaffrezic N.
  • Godet Christian
  , 2006.
• Sécurité cryptographique par la conception spécifique de circuits intégrés.
  
  • Germain Fabien
  , 2006. L'analyse différentielle de consommation (notée DPA pour Differential Power Analysis) est une puissante attaque non intrusive par canal auxilliaire dont l'objectif est de retrouver des informations secrètes contenues dans des circuits intégrés en exploitant la consommation globale. Des clés de chiffrement peuvent alors être découvertes pendant l'exécution d'algorithmes cryptographiques. L'objet de cette thèse est de proposer une contre-mesure véritablement efficace basée sur la conception de portes logiques intrinsèquement résistantes à la DPA indépendamment des états logiques et électriques passés, présents et futurs. Il est alors théoriquement possible de concevoir des circuits intégrés résistants à l'attaque DPA. La contre-mesure proposée repose sur des bases microélectroniques précises qui permettent d'expliciter les sources de la DPA. La solution s'appuie sur la conception CMOS (Complementary Metal Oxide Silicon) de circuits intégrés réalisant des algorithmes cryptographiques tels que l'AES (Advanced Encryption Standard).
• Study of electron field emission from arrays of multi-walled carbon nanotubes synthesized by hot-wire dc plasma-enhanced chemical vapor deposition
  
  • Cojocaru Costel Sorin
  • Kim Dohyung
  • Pribat Didier
  • Bouree Jean Eric
  • Minoux Eric
  • Gangloff Laurent
  • Legagneux Pierre
  Journal of Non-Crystalline Solids, Elsevier, 2006, 352, pp.1352-1356. Multi-walled carbon nanotubes have been grown on 7 nm Ni-coated substrates consisting of 300 lm thick highly n-doped (1 0 0) sil- icon covered with a diffusion barrier layer (10 nm thick) of SiO2 or TiN, by combining hot-wire chemical vapor deposition and direct current plasma-enhanced chemical vapor deposition at low temperature (around 620 °C). Acetylene gas was used as carbon source and ammonia and hydrogen were used either for dilution or etching. Growth of dense aligned nanotubes could be observed only if the ammonia content was minimized (rv5%). In order to improve the electron field emission properties of the films, different geometrical factors have been taken into account: average length, length/radius ratio and spacing between nanotubes. The nanotube growth rate was controlled by the substrate temperature and the pressure in the reactor, and the nanotube height by the growth time. The nanotube diam- eter was controlled by the catalyst dot volume, and the nanotube spacing was adjusted during the patterning process of the catalyst dots. Using optical lithography, 1 lm Ni dots were obtained and several multi-walled nanotubes with diameter and length in the range 60- 120 nm and rv2.3 lm were grown on each dot. Thus, based on a two-dimensional square lattice with a lattice translation vector of 4 lm, I-V characteristics yielded an onset electric field of 16 V/lm and a maximum emission current density of 40 mA/cm2, due to the large screening effect. Using electron-beam lithography, 100 nm Ni dots were obtained and individual multi-walled nanotubes were grown on each dot. Based on a square lattice with 10 lm translation vector, I-V characteristics gave an onset field of 8 V/lm and a max- imum emission current density of 0.4 A/cm2. (10.1016/J.JNONCRYSOL.2006.01.065)
  DOI : 10.1016/J.JNONCRYSOL.2006.01.065
• Modélisation des effets de l'hydrogène sur la morphogenèse des nanostructures de silicium hydrogéné dans un réacteur plasma.
  
  • Brulin Quentin
  , 2006. Cet ouvrage s'inscrit dans le but de comprendre les mécanismes liés à la morphogenèse des nanostructures de silicium hydrogéné dans un réacteur plasma par des techniques de modélisation. Dans un premier temps les technologies actuelles sont passées en revue afin de répondre aux attentes actuelles qui leurs sont propres. Vient ensuite un rappel des possibilités d'étude qui sont utilisables dans ce contexte particulier. Les différentes techniques qui permettent de simuler les trajectoires des atomes par dynamique moléculaire sont rappelées. Les méthodes quantiques de calcul de potentiel d'interaction entre les espèces chimiques sont ensuite développées pour conclure que seules des méthodes quantiques semi-empiriques sont suffisament rapides pour pouvoir implémenter un algorithme de dynamique moléculaire quantique sur des échelles de temps raisonnables. A partir des outils introduits, une réfléxion sur la nature des états moléculaires énergétiquement métastables est présentée sur un cas théorique de croissance autoorganise d'une chaîne linéaire d'atomes. Ce modèle qui consiste à faire croître une chaîne par l'ajout successif de l'atome qui augmente le moins l'énergie électronique de la chaîne montre que le niveau de Fermi est un paramètre essentiel à l'autoorganisation de la croissance. Ce modèle montre aussi que la structure formée n'est pas forcément une structure de minimum global d'énergie. A partir de tous ces outils numériques, la croissance d'agrégats moléculaire peut être simulée en utilisant comme paramètres les données issues de calculs de magnétohydrodynamique des conditions reignant au sein des réacteurs plasma ( concentrations des espèces, intervalle de temps entre les réactions chimiques, énergie d'impact des réactifs ...). La formation d'agrégats de silicium hydrogéné est ainsi simulée par captures successives de molécules de silane. Les structures formées en simulation aux températures de fonctionnement des réacteurs plasma prédisent la formation d'agrégats sphériques constitués d'un coeur de silicium amorphe recouvert par de l'hydrogène. Ces structures ne sont donc pas dans un état de minimum d'énergie contrairement à certains résultats expérimentaux. Ces résultats ont cependant été obtenus sans la prise en compte de la présense d'hydrogène atomique dans le plasma. Une étude approfondie de l'effet de l'hydrogène atomique sur les structures métastables produites en simulation est donc effectuée. L'étude de l'interaction de l'hydrogène atomique sur la surface de l'agrégat permet de trouver des proportions de mécanismes (désorption d'hydrogène de type Eley-Rideal, atome chaud ou absorption sur la surface de l'agrégat) en accord avec des experiences de recombinaison sur des surfaces de silicium. Les interactions de l'hydrogène atomique avec la surface des agrégats induisent aussi une modification de l'organisation interne des atomes de silicium. L'organisation des atomes de silicium interne à agrégats en fonction de la taille de l'agrégat (nombre magique) permet de comprendre pourquoi les observations expérimentales indiquent la présence de structures cristallines. Enfin cette étude mène à la prédiction d'une structure particulièrement stable qui pourrait servir de germe de croissance pour les nanofils de silicium.
• Effective spectral optical functions of lamellar nanogratings
  
  • Foldyna Martin
  • Postava Kamil
  • Ossikovski Razvigor
  • de Martino Antonello
  • Garcia-Caurel Enric
  Pure and Applied Optics Journal of the European Optical Society Part A, Institute of Physics (IOP), 2006, 1, pp.6015.
• Physical interpretation of polarization encoded image by color preview
  
  • Ainouz-Zemouche Samia
  • Zallat Jihad
  • de Martino Antonello
  • Collet Christophe
  Optics Express, Optical Society of America - OSA Publishing, 2006, 14 (13), pp.5916-5927.
• Stokes images analysis using Poincaré sphere to color space mapping
  
  • Ainouz-Zemouche Samia
  • Zallat Jihad
  • de Martino Antonello
  • Stoll Marc-Philippe
  World Scientific and Engineering Academy and Society transactions on signal processing, World Scientific and Engineering Academy and Society, 2006, 2 (4).
• Clustering and color preview of polarization-encoded images
  
  • Ainouz-Zemouche Samia
  • Zallat Jihad
  • de Martino Antonello
  , 2006.
• Hopping current density in amorpous carbon/crystalline silicon heterojunctions
  
  • Katsuno T.
  • Godet C.
  • Loir A.-S.
  • Garrelie Florence
  Journal of Non-Crystalline Solids, Elsevier, 2006, 352 (9-20), pp.1421-1424. High density amorphous carbon (a-C) films deposited by femtosecond pulsed laser ablation were incorporated in p-type c-Si/a-C/Al devices. Rectifying I–V characteristics were measured versus temperature T (200–300 K). At low fields, the conductivity behaves as Ln (σ/σ∘∘) = −(T0/T)1/4, corresponding to 3D hopping transport. As the electric field F increases from 104 to 105 V cm−1, the decrease of both apparent slope from 230 to 100 K1/4 and prefactor σ∘∘(F) from 1016 to 104 S cm−1 is quantitatively similar for forward and reverse bias, with however a shift ΔV of 0.28 eV attributed to the heterojunction built-in potential. The observed strong decrease in the apparent prefactor σ∘∘(F) is consistent with recent modeling of field-enhanced hopping transport in exponential band tails. (10.1016/j.jnoncrysol.2005.09.038)
  DOI : 10.1016/j.jnoncrysol.2005.09.038
• Application of Mueller polarimetry in conical diffraction for critical dimension measurements in microelectronics
  
  • Novikova Tatiana
  • de Martino Antonello
  • Ben Hatit Sami
  • Drevillon Bernard
  Applied optics, Optical Society of America, 2006, 45 (16), pp.3688.
• Interpretation of polarization-encoded images using clustering and Lab color space
  
  • Ainouz-Zemouche Samia
  • Zallat Jihad
  • de Martino Antonello
  , 2006.
• Synthesis of multi-walled carbon nanotubes by combining hot-wire and dc plasma-enhanced chemical vapor deposition
  
  • Cojocaru Costel Sorin
  • Kim Dohyung
  • Pribat Didier
  • Bouree Jean Eric
  Thin Solid Films, Elsevier, 2006, 501, pp.227-232. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) have been grown on 7 nm Ni-coated substrates consisting of crystalline silicon covered with a thin layer (10 nm) of TiN, by combining hot-wire chemical vapor deposition (HWCVD) and direct current plasma-enhanced chemical vapor deposition (dc PECVD), at 620 °C. Acetylene (C2H2) gas is used as the carbon source and ammonia (NH3) and hydrogen (H2) are used either for dilution or etching. The carbon nanotubes range from 20 to 100 nm in diameter and 0.3 to 5 μm in length, depending on growth conditions: plasma intensity, filament current, pressure, C2H2, NH3, H2 flow rates, C2H2/NH3 and C2H2/H2 mass flow ratios. By combining the HWCVD and the dc PECVD processes, uniform growth of oriented MWCNTs was obtained, whereas by using only the HWCVD process, tangled MWCNTs were obtained. By patterning the nickel catalyst, with the use of the HW dc PECVD process, uniform arrays of nanotubes have been grown as well as single free-standing aligned nanotubes, depending on the catalyst patterning (optical lithography or electron-beam lithography). In the latter case, electron field emission from the MWCNTs was obtained with a maximum emission current density of 0.6 A/cm2 for a field of 16 V/μm. (10.1016/j.tsf.2005.07.162)
  DOI : 10.1016/j.tsf.2005.07.162