Contrôle d'électrons et de dopants uniques dans des transistors silicium

Les recents progres de fabrication des transistors en silicium-sur-isolant concernent la reduction de leurs dimensions, qui atteignent desormais quelques dizaines de nanometres, et l'amelioration des contacts. Cela permet l'etude des premiers electrons du canal a basse temperature. Ceux-ci sont confines dans les coins du nanofil, ou le champ electrique est le plus intense. La degenerescence de vallee du silicium est alors levee, donnant lieu a un singulet comme etat a deux electrons de plus basse energie en champ magnetique nul. La proximite de contacts quasi-metalliques permet l'etude des interactions entre ces electrons confines et les electrons de la bande de conduction des contacts a travers l'effet Kondo et le Fermi-edge singularity.D'autre part les dopants, ingredients essentiels de la fabrication de ces transistors, offrent naturellement une levee de degenerescence de vallee de par leur fort potentiel de confinement. En variant le champ electrique transverse, nous etudions l'influence de l'environnement complexe sur l'ionisation d'un dopant selon sa position dans le canal. Nous avons ensuite realise le premier transistor a atomes couples, ou le transport est controle par l'alignement des niveaux de deux atomes en serie, facilitant la spectroscopie: nous mesurons une separation entre les deux premiers etats d'un dopant de l'ordre de 10 meV, un ordre de grandeur plus grand que celle des premiers electrons de la bande de conduction. Cette separation permet de manipuler les etats electroniques dans le regime de la dizaine de gigahertz. Une experience d'interferometrie a un electron entre deux dopants est realisee, ouvrant la voie vers des manipulations coherentes dans des systemes a dopants uniques.