Intérêts des nanocristaux

Les nanocristaux de silicium sont des structures périodiquement organisées de quelques nanomètres que nous pouvons observer, par exemple, à l'aide de la microscopie électronique. Ces nanocristaux peuvent avoir des applications dans de nombreux domaines. Ils peuvent, par exemple, avoir des applications dans la création d'une nouvelle génération de transistors, formés de dépôts de nanocristaux de taille spécifique. Ces transistors ont des propriétés électroniques bien particulières comme la quantification de leur tension de seuil [5]. des modifications locales de potentiel au niveau des nanocristaux. En effet, le confinement de la fonction d'onde dans le faible volume des cristaux fait apparaître des discontinuités dans les niveaux d'énergie accessibles. Nous avons ainsi une répartition particulière dans la densité d'états qui peut avoir des applications très intéressantes. En effet, la densité d'état est telle que la fonction d'onde des électrons de conduction reste confinée sur le nanocristal et est la cause de propriétés très particulières comme le blocage de Coulomb. Il doit donc être possible, en utilisant les particularités de cette densité d'états, de créer des transistors à effet quantique. Nous pouvons penser que ces transistors, devraient fonctionner avec des tensions de seuil quantifiées. Les tensions de seuil sont fonction des propriétés électroniques du matériau, or ces propriétés changent avec la charge des nanocristaux qui le composent. En maîtrisant la taille des nanocristaux, c'est-à-dire en effectuant un dépôt de nanocristaux de tailles presque identiques, nous pouvons jouer sur leur charge, avec un courant tunnel, ce qui doit avoir pour effet de modifier la mobilité des charges dans le transistor [6]. Nous pouvons donc imaginer construire une logique différente qui ne serait plus binaire mais multi-niveaux [7]. Dans le même registre, des études ont été faites à propos des transistors sur lesquels l'information serait stockée par l'intermédiaire d'un seul électron [8]. Le domaine des diodes électroluminescentes bénéficierait lui aussi de ce type de matériau [9,10]. Tout un champ d'applications est apparu avec la découverte de la photoluminescence du silicium nanoporeux [11,12]. Cette découverte pourrait, dans un avenir proche, être utilisée dans des applications opto-électroniques. Des études ont aussi montré que les dépôts de silicium incluant des nanocristaux, donnent des matériaux qui ont de très bonnes mobilités électroniques et sont très peu sensibles au vieillissement induit par l'exposition aux rayonnements  [13]. Ces propriétés font de ce matériau un très bon composant pour les applications photovoltaïques [14,15]. Le champ de la médecine peut lui aussi bénéficier de l'avancée de la compréhension des mécanismes de formation des nanocristaux. En effet, des expériences sur des souris ont démontré récemment, que des nanocristaux se fixaient sur des cellules cancéreuses et seulement sur celles-ci. Les nanocristaux sont traités pour absorber le rayonnement d'un laser infrarouge, ce qui a pour effet de détruire les cellules ciblées. Les propriétés de photoluminescence des nanocristaux peuvent aussi servir en biologie pour visualiser des séquences d'ADN par exemple. Dans ce cas il faut bien entendu que les nanocristaux soient biocompatibles [16].

Ainsi, les nanocristaux de silicium peuvent avoir de multiples intérêts dans des domaines variés et une étude approfondie de ceux-ci peut avoir de nombreuses applications.