Mémoires Organiques Supramoléculaires – SUPRAMEM

Ce projet est consacré au développement d'approches originales pour le développement de mémoires non-volatiles organiques réinscriptibles avec une densité de l'ordre de 1 bit par 20nm2 (30 Tbit par in2), stables à la température ambiante et sous la pression atmosphérique. Ces dispositifs seront fondés sur : 1) construction de type « bas vers le haut » de nanofils organiques sur une surface semi-conductrice agissant en tant que moule, 2) le développement d'architectures stables à pression atmosphérique et à température ambiante, 3) l'isomérisation cis-trans de liaisons N=N par effet domino induite par une pointe STM, 4) la lecture des données par microscopies STM, EFM ou d'AFM, 5) l'effacement des données par chauffage. Nous proposons un concept novateur qui bénéficie à la fois de la grande densité obtenues lors du dépôt des molécules organiques et de la souplesse de l'adressage de l'arrangement en forme de fil pour le développement d'un type innovant de mémoire non-volatile avec une très grande densité, opérant à température ambiante sous pression atmosphérique et compatible avec la technologie de CMOS. Afin d'éviter le problème de la réactivité des surfaces de silicium avec les molécules -conjuguées, un substrat semi-conducteur reconstruit de type SiB sera employé. La principale propriété de cette interface est d'exhiber des liaisons pendantes vides en raison de la présence d'atomes de Bore sous la couche supérieure des atomes de silicium. En conséquence, les molécules organiques -conjuguées interagiront faiblement avec les orbitales pendantes de la surface et préserveront ainsi leur structure électronique après leur dépôt. En outre, le potentiel total résultant sur la surface de SiB a été calculé et les résultats montrent un potentiel positif le long de la diagonale principale de la reconstruction SiB. Ceci implique que les groupements riches en électron des molécules organiques -conjuguées peuvent être spécifiquement adsorbés sur la surface SiB en superposant leurs fonctions riches en électron sur deux atomes de silicium, déficients en électron, localisés à l'extrémité de la diagonale principale de cette interface pour former des nanofils. En conséquence, une organisation originale du réseau supramoléculaire organique sera réalisée par des effets de moule de la surface SiB. L'isomérisation cis-trans des liaisons N=N dans les dérivés de l'azobenzène sera l'emplacement du stockage des données. Les composés seront déposés sur la surface de SiB, et formeront des fils supramoléculaires afin de faciliter l'adressage et la lecture des données sur un tel réseau. Toutes les molécules cibles posséderont une double liaison N=N et se trouveront à plat sur l'interface semi-conductrice à cause des groupes fonctionnels créés pour leur auto-assemblage. De plus, nous proposons une solution originale qui consiste à former des nanofils organiques avec la double liaison N=N organisée perpendiculairement à l'axe principal des nanofils pour renforcer la stabilité du réseau des nanofils. Le processus d'écriture sera obtenu par la pointe STM qui peut isomériser toutes les doubles liaisons N=N dans un nanofil par effet de domino. L'adressage est un paramètre fondamental pour ce type de développement et nous comptons profiter des développements de certains modules commerciaux qui possèdent une résolution de 50 picomètres pour une gamme de balayage de 5x5x5 micromètres pour résoudre ce point particulier. Les microscopes STM ou EFM agiront en tant que systèmes de lecture. Enfin, l'effacement complet des données sera également possible par le chauffage du substrat. Les résultats principaux prévus sont (i) la fabrication de nanofils organiques sur la surface SiB, stables à température ambiante et (ii) la validation expérimentale de notre concept innovateur de l'isomérisation complète des nanofils organiques induit par une pointe STM. Ces deux points seront le début d'une percée importante pour l'introduction des nanotechnologies dans les mémoires avec des densités supérieures à 10Tbit/in2 au lieu de quelques Gbit/in2 pour les meilleurs dispositifs disponibles dans le commerce aujourd'hui.