Some aspects of electrical conduction in granular systems of various dimensions

We report on measurements of the electrical conductivity in both a 2D triangular lattice of metallic beads and in a chain of beads. The voltage/current characteristics are qualitatively similar in both experiments. At low applied current, the voltage is found to increase logarithmically in a good agreement with a model of widely distributed resistances in series. At high enough current, the voltage saturates due to the local welding of microcontacts between beads. The frequency dependence of the saturation voltage gives an estimate of the size of these welded microcontacts. The DC value of the saturation voltage (~ 0.4 V per contact) gives an indirect measure of the number of welded contact carrying the current within the 2D lattice. Also, a new measurement technique provides a map of the current paths within the 2D lattice of beads. For an isotropic compression of the 2D granular medium, the current paths are localized in few discrete linear paths. This quasi-onedimensional nature of the electrical conductivity thus explains the similarity between the characteristics in the 1D and 2D systems.Comment: To be published in The European Physical Journal

Electrical conductivity in granular media and Branly's coherer: A simple experiment

accepted for publication in American Journal of Physics (to be published between February 2005 and June 2005)We show how a simple laboratory experiment can illustrate certain electrical transport properties of metallic granular media. At a low critical imposed voltage, a transition from an insulating to a conductive state is observed. This transition comes from an electro-thermal coupling in the vicinity of the microcontacts between grains where microwelding occurs. Our apparatus allows us to obtain an implicit determination of the microcontact temperature, which is analogous to the use of a resistive thermometer. The experiment also illustrates an old problem, the explanation of Branly's coherer effect - a radio wave detector used for the first wireless radio transmission, and based on the sensitivity of the metal fillings conductivity to an electromagnetic wave

Biopsy and Margins Optimize Outcomes after Thermal Ablation of Colorectal Liver Metastases

Background: Thermal ablation is a definitive local treatment for selected colorectal liver metastases (CLM) that can be ablated with adequate margins. A critical limitation has been local tumor progression (LTP). Methods: This prospective, single-group, phase 2 study enrolled patients with CLM < 5 cm in maximum diameter, at a tertiary cancer center between November 2009 and February 2019. Biopsy of the ablation zone center and margin was performed immediately after ablation. Viable tumor in tissue biopsy and ablation margins < 5 mm were assessed as predictors of 12-month LTP. Results: We enrolled 107 patients with 182 CLMs. Mean tumor size was 2.0 (range, 0.6–4.6) cm. Microwave ablation was used in 51% and radiofrequency ablation in 49% of tumors. The 12- and 24-month cumulative incidence of LTP was 22% (95% confidence interval [CI]: 17, 29) and 29% (95% CI: 23, 36), respectively. LTP at 12 months was 7% (95% CI: 3, 14) for the biopsy tumor-negative ablation zone with margins ≥ 5 mm vs. 63% (95% CI: 35, 85) for the biopsy-positive ablation zone with margins < 5 mm (p < 0.001). Conclusions: Biopsy-proven complete tumor ablation with margins of at least 5 mm achieves optimal local tumor control for CLM, regardless of the ablation modality used

La cryomicroélectronique

The Integrated Circuits and the microelectronics devices working in temperatures lower than 100 K are studied by cryomicroelectronics. In this short review paper the development of this new branch of microelectronics is described. Particularly the advantages and the drawbacks of the cooling of integrated circuits and devices are listed. Then the current research axis are given. They correspond to two different approaches ; the " classic " one which is based to the materials used in the present VLSI technology and the innovative way which aims at using new H$T_{\rm c}$ superconductors.L'objet de la cryomicroélectronique est l'étude des Circuits Intégrés et des composants microélectroniques à des températures inférieures à 100 K. Cet article de revue décrit très brièvement l'état d'avancement des connaissances relatives aux avantages et aux inconvénients des composants et Circuits Intégrés au Silicium fonctionnant à basse température. Ensuite on expose les axes de recherche actuels ; ils sont relatifs à deux approches : l'une, classique, est basée sur les matériaux utilisés actuellement dans la technologie de l'intégration à grande échelle; l'autre, novatrice, vise à utiliser les matériaux supraconducteurs à haute température critique

Thermopower of a quasi-two-dimensional electron gas

International audienc

Analyse des propriétés de transport électrique dans le silicium sur isolant — Utilisation du pouvoir thermoélectrique

The use of the thermoelectric power (TEP) for the study of the transport properties of inhomogeneous semiconductors is proposed. Particularly, in this work, the Silicon On Sapphire (SOS) of N type is considered as a reference and as a test material; indeed the SOS films are inhomogeneous in the direction of their epitaxial growth. In a first time a theoretical study of the electrical conductivity, the Hall effect and the TEP of such samples is presented ; the variations of the mobilities and the densities of free carriers with temperature in the different parts of the inhomogeneous samples are taken into account. A numerical theoretical model concerning semiconductors which can be considered as two (different) layers materials is established Using the above theoretical model a detailed comparison between the Hall effect and the TEP is performed. We show that the measurements of TEP are much more sensitive to transport inhomogeneities than Hall effect measurements. In the case of SOS, the study of the sensitivity of the TEP (S) and the electrical conductivity (σ) vs. the variations of the transport parameters, show that the combined measurements of σ and S can be sufficient for a satisfactory and efficient characterization of this material the main problem of which is, precisely, its epitaxial inhomogeneity. Experimental results performed on phosphorus doped SOS films are presented and analysed. The thickness of the films is about 0.7 μm; they are studied between 77 K and 360 K. The analysis of (σ, T) and (S, T) characteristics leads to the transport parameters as well as to the law of their variations. We deduce that the SOS samples are very satisfactorily represented by the main N type part and a degenerate, N+ type, thin layer ; the thickness of the N+ type transition (Si-Al2O3) layer is estimated on the order of 150 Å. The transition layer is either a overdoped and highly disturbed region or a strongly accumulated layer.L'utilisation du pouvoir thermoélectrique (PTE) pour l'étude des propriétés de transport des semiconducteurs inhomogènes est proposée lors de ce travail. Plus particulièrement le Silicium sur Saphir (SSI) de type N (couche mince de silicium, inhomogène dans le sens de sa croissance épitaxiale) sert de matériau de référence et de test. Une étude théorique d'abord, de la conductivité électrique, de l'effet Hall et du PTE de tels échantillons est présentée; les variations des mobilités et des densités de porteurs avec la température dans les différentes parties de l'échantillon inhomogène sont prises en considération. Un modèle théorique numérique pour des matériaux pouvant être considérés comme étant constitués de deux couches à propriétés différentes (matériaux bicouches) est ensuite établi. A l'aide de ce modèle théorique une comparaison détaillée entre l'effet Hall et le PTE relativement à leur pertinence pour l'étude d'un matériau bicouche est effectuée. Nous montrons ainsi que les mesures du PTE sont beaucoup plus sensibles aux inhomogénéités que les mesures d'effet Hall. Dans le cas du SSI l'étude de la sensibilité du PTE (S ) et de la conductivité électrique (σ) en fonction des variations des paramètres globaux de transport montre que les mesures conjuguées de σ et de S peuvent s'avérer suffisantes pour une caractérisation efficace et satisfaisante du matériau dont un des principaux problèmes est son inhomogénéité épitaxiale. Des mesures effectuées sur des échantillons de SSI dopés au phosphore sont ensuite présentées et analysées. Ces échantillons d'une épaisseur de 0,7 μm, sont étudiés dans une gamme de température de 77 K à 360 K. A partir des variations de leur conductivité électrique et de leur PTE nous déduisons leurs paramètres de transport (densités et mobilités des porteurs ainsi que leurs variations). Les échantillons étudiés correspondent bien au modèle théorique bicouche que nous avons élaboré. Ils présentent une structure N-N+. La couche dégénérée N+, d'une épaisseur déduite de 150 Å, constitue la région de transition entre le substrat isolant et la partie principale monocristalline du film. Elle pourrait être soit une région surdopée soit une couche d'accumulation forte

Un générateur d'impulsions de haute tension à débit élevé

Le générateur fournit des impulsions rectangulaires de haute tension (jusqu'à 10 kV) et il est capable de débiter des courants de plusieurs ampères. On peut faire varier, de façon continue, l'amplitude des impulsions (0,5-10 kV), leur durée (0,1-8 μs), et la fréquence de répétition (0,1 à 3 Hz)

Magnétorésistance anormale par effet de surface dans les semiconducteurs. Réponse en fréquence et durée de vie effective des porteurs

We specify the theory of the magnetoconcentration effect and we prove that a semiconductor slab under direct voltage excitation must show an abnormal magnetoresistance (positive or negative) due to surfaces. We experimentaly point out this property. Conduction perturbation may be so important that it causes some unusual phenomena (delays, reactive behaviours, etc.). Experimental investigation combined with theoretical analysis on relaxation effects enables us to detail, under harmonic excitation, the physical origin and the importance of reactive behaviours, either self-inductive or capacitive ; this analysis closely connected with the carriers effective lifetime, has led us to separate bulk and surface effects with regard to the whole recombination process. We indicate a method for the measurement of caracteristic parameters (τ, τv, s...).En développant la théorie du phénomène de magnétoconcentration nous prévoyons qu'un barreau semiconducteur en régime continu présente, par effet de surface, une magnétorésistance anormale aussi bien négative que positive. Nous mettons en évidence expérimentalement cette propriété. La perturbation de la conduction due à cet effet peut s'avérer tellement forte qu'elle provoque plusieurs phénomènes inhabituels (retards, comportements réactifs, etc.). L'analyse expérimentale et théorique en régime harmonique des effets de relaxation, nous a permis de détailler l'origine physique et la grandeur de comportements selfiques ou capacitifs, directement liés à la durée de vie effective des porteurs ; nous avons ainsi été amenés à dissocier les effets de surface et de volume dans le processus de recombinaison englobant l'ensemble des porteurs. Nous indiquons une méthode de mesure des paramètres caractéristiques (τ, τv, s...)

Résolution analytique bidimensionnelle de l'équation de diffusion dans le cas des structures silicium-sur-isolant

La redistribution d'impuretés dans les semiconducteurs lors des processus de réalisation des circuits intégrés constitue une étape d'une importance capitale pour la mise au point et le développement de filières. Ces profils de diffusion doivent être connus avec précision si l'on veut maîtriser et modéliser correctement le fonctionnement électrique des circuits intégrés. Actuellement, il existe de nombreux simulateurs bidimensionnels de processus sur silicium massif dont le plus connu reste SUPRA. Mais il ne sont pas assez généraux pour pouvoir simuler des processus sur d'autres structures (silicium-sur-isolant par exemple). Dans cet article, nous présentons une résolution analytique bidimensionnelle de l'équation de diffusion dans le cas d'une structure SIMOX (Separation by IMplanted OXygen). Le modèle établi prend en compte les conditions limites propres à cette structure ainsi que le profil initial d'implantation. Comme exemple, nous simulons la formation de la zone d'isolement dans cette structure : implantation et redistribution du bore pendant la croissance de l'oxyde de champ