Elucidation des mécanismes de transfert électronique dans des films minces moléculaires pour des applications de type mémoires non volatiles
Résumé
Les molécules organiques sont d'excellentes candidates pour la miniaturisation et l'optimisation de
dispositifs électroniques tels que les mémoires non volatiles.1 La synthèse organique permet de
façonner des molécules portant des fonctions d’ancrage (thiols, diazonium), des fonctions électrocommutables
(ponts azo) ou encore des fonctions chélatantes (terpyridine, phenantroline). Celles-ci
sont choisies afin d’élaborer des jonctions métal/molécule/métal pourvues de propriétés de mémoires
non volatiles. La compréhension des mécanismes de transfert électronique à travers ces films
moléculaires est essentielle au développement de ces dispositifs mémoires.
Une molécule modèle (NABD, Figure 1) a été étudiée. Cette molécule est constituée un groupe
d’ancrage (diazonium), d’un pont azo électro-commutable et d’un groupement nitrophényle
électroactif servant de référence pour les mesures in-situ. L’entité azoïque est soupçonnée d’être
responsable d’une commutation de la couche organique entre un état conducteur et un état résistif.2
Des jonctions Au/NABD/Ag ont été fabriquées et présentaient un switch électrique ON à -3,5V. Afin
de comprendre le mécanisme mis en jeu dans cette commutation, ces films ont été étudiés par
différentes techniques en conditions électrochimiques. (i) l’étude de films minces de NABD sur des
électrodes (GC) a été réalisée par spectroscopie UV-vis couplée à l'électrochimie (A-SEC). Cette
étude a mis en évidence la formation d'une espèce pendant la réduction des ponts azo, disparaissant
lors de la réoxydation du film. (ii) la spectroscopie Raman exaltée en conditions électrochimiques a
également permis de suivre la composition chimique du film déposé sur un substrat d'or. (iii) des
mesures complémentaires de microbalance à quartz (E-QCM) ont été réalisées.
La compréhension des mécanismes de commutation de cette molécule modèle nous a permis de
développer des complexes organométalliques pour l’élaboration de mémoires non volatiles.