Synthèse, mise en forme de caractérisation de matériaux à base de nanoparticules d'oxyde de zinc pour la réalisation de varistances intégrées

摘要

Cette thèse a pour objectif la réalisation de varistances d'oxyde de zinc (ZnO) intégrées sur silicium afin de protéger les circuits intégrés des décharges électrostatiques. Pour cela, il est nécessaire d'opérer un changement d'échelle en transposant les grains micrométriques constitutifs de ces céramiques en grains nanométriques. Nous avons eu recours à des nanoparticules de ZnO synthétisées à partir d'un précurseur organométallique comme matériau de base. La synthèse initiale a été modifiée de façon à augmenter les quantités de produit mais également à introduire des additifs tels que des composés de bismuth ou de praséodyme. La conservation des dimensions nanométriques des poudres lors de leur mise en forme par frittage flash ou par traitement thermique sur des couches de particules a été obtenue grâce à l'optimisation des paramètres de frittage. La caractérisation électrique de ces matériaux montre que certains présentent un comportement non-linéaire de varistance. De plus, les champs de déclenchement de ces céramiques nanostructurées sont considérablement supérieurs à ceux de varistances classiques. Ces résultats valident la possibilité de miniaturisation des varistances pour leur application en microélectronique.