Effet de champ et blocage de Coulomb dans des nanostructures de

INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE GRENOBLE
N° attribué par la bibliothèque
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T H E S E
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’INPG
Spécialité : Microélectronique
préparée à l’Institut de Microélectronique, Electromagnétique et Photonique (IMEP)
et au Centre de Recherches sur les Très Basses Températures (CRTBT)
dans le cadre de l’Ecole Doctorale
«ELECTRONIQUE, ELECTROTECHNIQUE, AUTOMATIQUE, TELECOMMUNICATIONS, SIGNAL»
présentée et soutenue publiquement
par
Irina Stefana IONICA
le 12 décembre 2005
Titre :
Effet de champ et blocage de Coulomb
dans des nanostructures de silicium
élaborées par microscopie à force atomique
Directeur de thèse :
Jacques Zimmermann
JURY
M. Pierre Gentil Président
M. Georges Brémond Rapporteur
M. Christophe Vieu Rapporteur
M. Marc Sanquer Examinateur
M. Jacques Zimmermann Directeur de thèse
M. Vincent Bouchiat Co-encadrant
M. Laurent Montès Co-encadrant

Remerciements
Cette thèse a été effectuée dans le cadre d’une collaboration entre deux laboratoires,
l’Institut de Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique (IMEP) et le Centre de
Recherches sur les Très Basses Températures (CRTBT). Je souhaite remercier M. Francis
Balestra, directeur de l’IMEP, pour m’avoir accueillie dans son laboratoire. Je tiens également
à remercier M. Henri Godfrin, directeur du CRTBT, pour m’avoir permis de faire une grande
partie de mes expériences dans son laboratoire.
Je remercie également M. Pierre Gentil, directeur de l’Ecole doctorale EEATS de l’INP
Grenoble, d’avoir accepté d’être le président de mon jury de thèse. Je lui suis reconnaissante
pour les nombreux conseils et pour l’intérêt qu’il a porté sur mon évolution professionnelle.
Je remercie M. Christophe Vieu et M. Geroges Brémond d’avoir accepté d’être les
rapporteurs de cette thèse et d’avoir eu assez de patience avec mes fautes de français. Je
remercie également M. Marc Sanquer qui a accepté d’être mon examinateur. Les discussions
avec lui sur les nanofils de silicium ont été très enrichissantes pour moi.
Je remercie mon directeur de thèse, M. Jacques Zimmermann pour m’avoir proposé un
sujet de recherche très passionnant et pour la grande confiance qu’il m’a accordée en me
laissant beaucoup d’autonomie pour mes recherches.
Je tiens à remercier M. Laurent Montès, mon co-encadrant de l’IMEP, de m’avoir fait
profité de sa grande culture scientifique. Sa bonne humeur, ses conseils et nos discussions
contradictoires m’ont beaucoup apporté pendant ces trois années de thèse. Je tiens à le
remercier également pour tous les soirs qu’il a passé au laboratoire pour m’aider à respecter
les deadlines (conférences, dossiers …).
J’ai une pensée très spéciale pour M. Vincent Bouchiat, mon encadrant du CRTBT. Sans
son aide très précieuse, une partie importante du travail présenté dans cette thèse n’existerait
pas. Je le remercie de m’avoir « contaminé » par sa passion pour la recherche en
nanoélectronique, un domaine si beau et si difficile en même temps. Je le remercie également
d’avoir été toujours présent pendant tous les moments que j’ai passés au CRTBT.
Je tiens à remercier M. Laurent Saminadayar, également mon encadrant au CRTBT,
pour ses encouragements tout au long de cette thèse.

Du côté du CNRS, je n’oublie pas M. Bernard Pannetier pour toutes les explications sur
les supraconducteurs, Mme. Anne-Marie Bonnot pour son accueil à l’AFM du LEPES, MM.
Thierry Fournier et Thierry Crozes, qui ont été là pour m’aider en salle blanche.
Je remercie tous les chercheurs de l’IMEP qui ont su répondre à mes questions
scientifiques (ou pas). Un grand merci à tous les membres permanents de l’IMEP qui ont
toujours eu un mot gentil pour moi et qui m’ont fait me sentir là-bas comme dans une petite
famille : Xavier (que j’ai fait souffrir avec mes manips bizarres, comme le pot de confiture),
Martine (pour tous les essais de soudures que je lui ai demandé pour des échantillons très
particuliers), Nathalie (pour sa bonne humeur et l’affection qu’elle m’a témoignée), Elisabeth
(qui a souvent sauvé mes après-midi de travail en m’offrant des cigarettes), Emmanuelle
(l’organisation de MIGAS à tes côtés fut géniale), Youla (pour m’avoir confié des TPs dès ma
première année de thèse), Luc (pour son aide pour l’informatique).
Je remercie également le personnel de l’ENSERG ; chaque rencontre avec chacun
d’entre vous fut très agréable. Un grand merci à Chantal pour sa gentillesse ainsi que pour son
aide pour le pot et à Françoise pour toutes les fois quand elle m’a fait la liaison avec des
numéros de téléphone hors Grenoble.
Pendant les journées de travail au CRTBT, Laetitia, Cécile, Antonio, Aurore ont été là
pour m’aider à découvrir et partager leurs manips.
Si ces trois années de thèse se sont bien passées, c’est aussi grâce aux doctorants de
l’IMEP qui ont assuré une ambiance très agréable pleine de bonne humeur. Un grand merci
aux anciens thésards qui m’ont accepté parmi eux très rapidement : François (son régime
« rédaction » m’a fait un peu peur de la fin de thèse), Bogdan C. (qui est parti au nord, où il
fait froid), Fred (alias Donald, notre doyen sur lequel j’ai toujours pu compter et en plus j’ai
toujours préféré les hommes mariés … oups … j’ai rien dit, Claire), Kruno (je parie que tu ne
peux pas parler avec les mains attachées), Delphine (la chef du bureau SOI ☺), Dimitris (qui a
lancé la mode « tête rasée » au labo), Stéphane (qui a essayé en vain de m’apprendre
l’ardéchois et que j’ai torturé pendant plus de deux ans avec mes chansons et je suis loin
d’avoir une belle voix, n’est-ce pas « PZ » ?). Une pensée aussi pour ceux qui ont commencé
leur thèse en même temps que moi : Nico B. (qui m’a appris des expressions montpelliéraines
du style « en face moi », et il y avait encore quelque chose sur l’estime … ;) ), Nico C. (le seul
parmi nous qui a vraiment su choisir sa thèse : en été à la mer, en hiver à la montagne), Tom
(notre tête en l’air qui avait soit des clopes, soit des jetons de café, mais jamais les deux au

même temps. Sinon, tu as éteint les phares de la voiture, Tom ? … Tu es sûr ? …). Je pense
également aux jeunes thésards : Olivier (qui n’est ni français, ni allemand, mais les deux à la
fois), Marlène (alias Miss Chantilly, notre reine … des « boulettes »), Leily (je n’arriverai
jamais à faire du ski aussi bien que toi ), Wipa (qui est arrivée en France après moi et qui
parlait très rapidement beaucoup mieux que moi, j’en suis jalouse), Brice (un des piliers du
labo pendant les week-ends), Kerem (le bosseur du labo), Bogdan B. (qui a récupéré le
flambeau de « roumain préféré » du labo).
Je pense aussi à ceux qui ont fait des courts passages au labo : Takaki (qui nous a fait
découvrir la cuisine japonaise), Simone (très sympa tes histoires du lapin suicidaire), Brian
(qui nous a toujours battu au billard), Maryline (j’ai bien apprécié nos discussions à Grenade).
Je remercie également tous ceux que j’ai oublié mais qui ont été à côté de moi et qui ont
fait en sorte que ces trois ans de thèse se passent si bien.
J’ai une pensé très spéciale pour mes amis de Roumanie (Catalin, Alina, Razvan, Tibi,
Adela, Cim, Dan, Stefi, Gabi) qui, même en étant loin, m’ont soutenu ; leurs e-mails m’ont
beaucoup encouragé et m’ont aidé à dépasser des moments bien difficiles. J’espère pouvoir
les convaincre de venir me rendre visite ici. Je n’oublie pas ma maman espagnole, Mara, que
je ne vois pas assez souvent mais avec qui j’ai passé beaucoup du temps au téléphone.
Je n’oublie pas Juju qui m’a soutenu, aidé et qui a réussi à me supporter pendant la
période de rédaction. Il a toujours été là pour me remonter le moral et me donner le courage
d’avancer dans les moments quand je croyais que tout était perdu. En plus, je l’ai torturé avec
la relecture de ma thèse. D’ailleurs, s’il y a encore des fautes de français, c’est à cause de lui
;).
Mes parents et ma famille m’ont toujours encouragé, m’ont fait confiance et ils
continuent à être à mes côtés. Si je suis arrivée là, c’est entièrement grâce à eux et je ne
pourrais jamais assez les remercier.
Ces années ont passé beaucoup trop vite, preuve qu’elles ont été intenses et j’ai du mal à
croire que j’en suis arrivée là, que je pars vers d’autres horizons, mais « the show must go
on ».