Jonction tunnel

Une jonction tunnel est, sous sa forme la plus simple, une mince barrière isolante entre deux électrodes conductrices. Le passage du courant se fait par effet tunnel à travers cette barrière.

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Physique quantique - Semi-conducteur - Micro-électronique - Électronique - Nanotechnologie

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Une jonction tunnel est constituée d'une couche d'isolant particulièrement fine, quelques Angstrœms, prises en sandwich entre deux électrodes métalliques.... (source : iramis.cea)
jonction tunnel est rapportée dans [Sato 97]. Des jonctions Co/Co avec une électrode bloquée par une couche de NiO ont été réalisées par le groupe de J.... (source : lpm.u-nancy)

Une jonction tunnel est , sous sa forme la plus simple, une mince barrière isolante entre deux électrodes conductrices. Le passage du courant se fait par effet tunnel à travers cette barrière. Pour qu'un courant tunnel soit envisageable l'épaisseur de cette barrière ne doit pas excéder 1 à 2 nanomètres.

Types de jonctions

Les matériaux qui peuvent former une jonction tunnel ont des propriétés qui sont tout autant de différences entre les types de jonctions tunnel. L'isolant est généralement un oxyde métallique, qui peut être un oxyde du métal de l'électrode ou non. Les électrodes peuvent être faites de conducteurs métalliques, semi-conducteurs ou de supraconducteur. Les recherches actuelles étudient de plus les propriétés qui résultent de l'interaction et des effets d'interface de ces différents matériaux.

Dans le cas d'électrodes supraconductrices, les paires de Cooper portant une charge de deux fois la charge élémentaire amènent le courant.
Dans le cas d'électrodes de conduction métalliques, c'est-à-dire ni supraconductrices ni semi-conductrices, les électrons avec leur charge élémentaire amènent le courant.
Il est aussi envisageable de réaliser un système de jonction tunnel grâce à une jonction PN particulièrement fortement dopée. Tellement dopée, qu'elle permet d'obtenir un effet tunnel.
La jonction tunnel magnétique est une jonction tunnel mettant en œuvre la magnétorésistance à effet tunnel entre des électrodes ferromagnétiques. Cette technologie est développée surtout pour les mémoires non-volatiles MRAM.

Applications

Les jonctions tunnel permettent de réaliser des oscillateurs électroniques grâce à une résistance dynamique négative sur une certaine plage de polarisation. Ce sont des "diodes à effet tunnel".

L'intégration d'une telle jonction dans certaines diode lasers (VCSEL... ) peut perfectionner leurs performances. Une diode laser est une jonction PN, la partie dopée P est plus résistive que la partie N car la mobilité d'un trou d'électron est plus faible que celle d'un électron. L'utilisation d'une jonction tunnel sert à construire une configuration N P N, électriquement avantageuse, grâce à l'effet tunnel grossièrement appelé «conversion électron - trou».

Notes et références

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu d'une traduction de l'article de Wikipédia en anglais intitulé «Tunnel junction» (voir la page de discussion) .

Voir aussi

Bibliographie

Charles Kittel, Physique de l'état solide, Dunod, coll. «Sciences Sup», Paris, 2007, 640 p. (ISBN 978-2-10-049710-2)

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