Soutenance de thèse Roxane MAMBERTI, 17 octobre 2025 à 14H00 "Réalisation de mémoires résistives (CBRAM) imprimées sur support souple fonctionnalisées par des capteurs de force "

Soutenance le vendredi 17 octobre à 14h00 Amphithéâtre Néel, Bâtiment Néel, Site de Château-Gombert

Roxane MAMBERTI

Titre : Réalisation de mémoires résistives (CBRAM) imprimées sur support souple fonctionnalisées par des capteurs de force 

Composition du jury :

Damien DELERUYELLE, Pr – INSA de Lyon, Rapporteur

Nicolas BATTAGLINI, MCF – Université Paris Cité, Rapporteur

Marie-Paule BESLAND, DR CNRS – IMN Jean Rouxel, Présidente du jury

Evangéline BENEVENT, MCF – Aix-Marseille Université, Directrice de thèse

Magali PUTERO, Pr – Aix-Marseille Université, Co-directrice de thèse

Marc BOCQUET, Pr – Aix-Marseille Université, Membre invité

David GROSSO, Pr – Aix-Marseille Université, Membre invité

Discipline : Sciences pour l’ingénieur

Spécialité : Micro et nanoélectronique

École doctorale 353 - Sciences pour l’ingénieur : mécanique, physique, micro et nanoélectronique

Laboratoire/Partenaires de recherche : Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence – IM2NP

Résumé : 

La thèse a porté sur le développement d’une mémoire résistive imprimée sur support souple de type CBRAM (Conductive Bridge Random Access Memory) reposant sur la formation et la dissolution de filaments métalliques entre deux électrodes via un électrolyte solide. Une silice mésoporeuse a été choisie comme électrolyte, les mésopores jouant le rôle de chemins de diffusion facilitant la migration des cations issus de l’électrode active. Une étude préliminaire a permis la réalisation de films de SiO₂ mésoporeux par procédé sol-gel et dépôt par dip-coating avec un contrôle de la porosité et de l’épaisseur. Des premiers empilements mémoires ont été fabriqués sur substrat rigide (verre) avec une électrode neutre de platine (déposée par pulvérisation cathodique RF), un électrolyte en SiO₂ mésoporeux et une électrode active en argent imprimée par jet d’encre. Les performances électriques ont montré une dépendance à la porosité et à l’épaisseur de l’électrolyte, avec des performances alignées, voire supérieures, à celles rapportées dans la littérature. La configuration la plus stable (épaisseur importante, porosité réduite) a été retenue. Le procédé de fabrication a ensuite été adapté pour abaisser la température du traitement thermique permettant de stabiliser le SiO₂ mésoporeux de 400°C à 120°C, tout en conservant les propriétés morphologiques des couches de SiO₂. Des empilements mémoires ont été réalisés avec ce procédé basse température sur verre, puis sur PET (polytéréphtalate d’éthylène), avec une analyse comparative poussée des performances électriques. Des premiers tests sous contraintes mécaniques ont montré des résultats prometteurs. Enfin, des capteurs de force ont été fabriqués par impression direct (Direct Ink Writing), et un premier empilement capteur-mémoire a permis de démontrer une preuve de concept de capteur mémorisant.

Mots clefs : mémoire résistive, CBRAM, silice mésoporeuse, procédé sol-gel, impression jet d’encre, substrat souple, capteur de force.

Abstract :

This thesis focused on the development of a flexible, printed resistive memory of the CBRAM type (Conductive Bridge Random Access Memory), based on the formation and dissolution of metallic filaments between two electrodes through a solid electrolyte. Mesoporous silica was chosen as the electrolyte, with its mesopores serving as diffusion channels to facilitate cation migration from the active electrode. A preliminary study enabled the fabrication of mesoporous SiO₂ films by sol–gel processing and dip-coating, with controlled porosity and thickness. A first memory stack was fabricated on a rigid glass substrate, combining a neutral platinum electrode (deposited by RF sputtering), a mesoporous SiO₂ electrolyte layer, and an active silver electrode printed by inkjet. Electrical performance showed clear dependence on the porosity and thickness of the electrolyte, with results comparable or superior to those reported in the literature. The most stable configuration (high thickness, low porosity) was selected for further work. The process was then adapted to reduce the thermal treatment temperature required to stabilize the mesoporous SiO₂ from 400 °C to 120 °C, while preserving the morphological properties of the layers. Memory stacks were fabricated using this low-temperature process, first on glass, then on PET substrates, with a comparative analysis of their electrical behavior. Preliminary tests under mechanical stress showed promising results. Finally, force sensors were fabricated by direct ink writing, and a first integrated sensor-memory stack provided a proof of concept for a force-sensitive memory device.

Keywords: resistive memory, CBRAM, mesoporous silica, sol-gel process, inkjet printing, flexible substrate, force sensor.