GOLD-RRAM — Complexes dithiolene radicalaires d'or comme isolants de Mott pour le stockage de l'information

Le projet GOLD-RRAM se propose de développer une nouvelle famille de complexes dithiolène d'or, dans un effort multidisciplinaire entre trois groupes, à Rennes (chimie de coordination, conducteurs moléculaires), Orsay (physique de la matière condensée, électrons fortement corrélés) et Nantes (science des matériaux, commutation résistive), en vue d'applications de ces conducteurs moléculaires originaux pour le stockage de l'information. Ces complexes de coordination sont formés de deux ligands 1,2-dithiolate autour d'un centre métallique Au(III), conduisant à la formation d'un complexe plan-carré mono-anionique [Au(dithiolene)2]1–. Le caractère non-innocent des ligands permet une oxydation réversible du complexe en radical neutre [Au(dithiolene)2]•, dont l'association à l'état solide en empilements réguliers donne accès à des conducteurs paramagnétiques, dits single-component, car sans contre-ion. De part leur nature radicalaire, ces complexes se comportent comme des isolants de Mott, à la différence des conducteurs organiques classiques à valence mixte. Nous avons montré sur un exemple original développé à Rennes, [Au(Et-thiazdt)2]•, qu'une transition Isolant-Métal était accessible sous pression externe (Orsay), suggérant que cette structure est particulièrement sensible à des contraintes extérieures comme des effets de pression chimiques ou de dopage, ou d'autres stimuli comme de forts pulses de courant. Ce type de matériaux peut subir alors une commutation résistive entre deux états, un état initial isolant de forte résistance (état '0') et un état métallique fortement conducteur (état '1'), une propriété remarquable et valorisable dans des mémoires électroniques de type RRAM (Resistive Random Access Memory). Ces complexes radicalaires neutres caractérisés par de fortes corrélations électroniques seront étudiés dans le cadre de ce projet selon deux voies: (1) la stabilisation de l'état métallique dans les conditions ambiantes, soit par des effets de pression chimique par substitution d'atomes (O vs. S vs. Se vs. Te), soit par dopage avec un complexe de nickel équivalent, isostérique mais diamagnétique, soit par dopage de surface dans des dispositifs de transistors à effet de champ (FET); (2) l'étude de la transition résistive sous pulses électriques afin d'évaluer ces composés comme constituants de mémoires RRAM, une possibilité très originale de ces complexes radicalaires neutres, rendue possible de part leur caractère "single component conductor".