ADN
Advanced Dielectric Nanocomposite thin films processed by hybrid aerosol /Pressure plasma for microelectronic capacitor applications
Mars 2025 – Sept 2029
Laboratoire coordinateur du projet : LAPLACE, Toulouse
Coordinateur IMN du projet : Antoine GOULLET PR UNIV (équipe PCM)
Personnels IMN impliqués :
Marie_Paule BESLAND (DR CNRS), Mireille RICHARD (DR CNRS), Nicolas GAUTIER (IE CNRS), Nicolas STEFFANT (IE UNIV), Franck PETITGAS (AI UNIV)
Financement total: 389,15 k€ dont 156,5k€ pour l’ IMN
Les capacités Métal‐Isolant‐Métal (MIM) passe par le développement de nouveaux matériaux nanostructurés 2D ou 3D. Le principal verrou réside en l’augmentation de la permitivité diélectrique et du champ de claquage, tout en maintenant un courant de fuite faible.
Dans ce contexte, le projet ADN vise à concevoir et élaborer des couches minces nanostructurées (nanocomposites et multicouches), à base de TiO2 et SiO2. Elles permettront d’augmenter la permitivité diélectrique tout en conservant des courants de fuite faibles. Pour ce faire, nous utiliserons un procédé de fabrication innovant basé sur un procédé plasma hydride à basse pression couplant l’injection de solutions colloïdales de nanoparticules de TiO2 et le dépôt de la couche de SiO2 par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD pour Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition).
L’optimisation de ce procédé passe par la compréhension de l’interaction plasma/aérosol conduisant à la formation de la couche nanocomposite. En parallèle, nous étudierons les propriétés électriques de ces couches et plus particulièrement l’influence de la nanostructuration du matériau nanocomposite (concentration et dispersion des nanoparticules, interfaces, …) sur les propriétés diélectriques. Pour cela, les structures nanocomposites et/ou multicouches seront modélisées et caractérisées à l’échelle macroscopique et nanométrique par des techniques dérivées de la microscopie à force atomique (AFM).
Les couches minces nanocomposites les plus performantes, en termes de permitivité diélectrique élevée et de faible courant de fuite seront identifiées. Enfin, grâce aux informations extraites de la caractérisation électrique des empilements et matériaux nanocomposites, ainsi que des résultats de la modélisation, nous proposerons une architecture innovante multicouches constituée d’une alternance de couches de SiO2 et de nanocomposites. Ce nouveau dispositif sera élaboré et évalué.