Des chercheurs américains fabriquent le premier semi-conducteur fonctionnel au monde à partir de graphène

Investigadores estadounidenses fabrican el primer semiconductor funcional del mundo a partir de grafeno
Table
  1. Graphène : l'avenir de l'électronique
    1. Nouveau matériel
    2. Repousser les limites du silicium
    3. Le grand défi du graphène
    4. Un nouveau type de semi-conducteur
    5. Processus innovant
    6. Avancez vers l’électronique basée sur le graphène
    7. Un avenir électronique avec le graphène


Des chercheurs américains fabriquent le premier semi-conducteur fonctionnel au monde à partir de graphène

La technologie pourrait permettre la création d’appareils électroniques plus petits et plus rapides et pourrait avoir des applications pour l’informatique quantique.

Graphène : l'avenir de l'électronique

Nouveau matériel

Des scientifiques du Georgia Institute of Technology ont réalisé une percée significative dans le domaine de l'électronique avec la fabrication du premier semi-conducteur fonctionnel à base de graphène.

Ce matériau, composé d’une seule couche d’atomes de carbone, possède des liaisons extrêmement fortes. Les semi-conducteurs sont essentiels dans les appareils électroniques, et cette découverte ouvre de nouvelles possibilités dans la conception et l'efficacité de ces appareils.

Repousser les limites du silicium

Dans un contexte où le silicium, base de l’électronique moderne, atteint ses limites en raison de la demande d’appareils plus petits et plus rapides, cette évolution est particulièrement pertinente. Walter de Heer, professeur à Georgia Tech et chef de l'équipe de recherche, en collaboration avec des experts d'Atlanta et de Tianjin, en Chine, a produit un semi-conducteur de graphène compatible avec les méthodes de traitement microélectronique conventionnellesrelever l'un des grands défis de la recherche d'alternatives au silicium.

Le grand défi du graphène

Publiée dans la revue Nature, cette étude aborde le principal obstacle qui limite l'utilisation du graphène en électronique depuis des décennies : l'absence de « bande interdite », propriété électronique clé pour le fonctionnement des semi-conducteurs. De Heer et son équipe ont réussi à introduire cette lacune dans le graphène, en multipliant par dix la mobilité par rapport au silicium et en ajoutant des propriétés uniques non disponibles dans ce dernier.

Un nouveau type de semi-conducteur

De Heer a étudié les matériaux à base de carbone comme semi-conducteurs depuis le début de sa carrière, se concentrant sur le graphène en 2001. Son équipe a réalisé une percée en cultivant du graphène sur des tranches de carbure de silicium dans des fours spéciaux, produisant ainsi du graphène épitaxial, qui a montré des propriétés semi-conductrices lorsque correctement fabriqué.

Processus innovant

Le graphène naturel est un semi-métal, pas un semi-conducteur ou un métal. Pour fonctionner comme un transistor, le matériau semi-conducteur doit être largement manipulé. L'équipe a utilisé une technique appelée « dopage », qui consiste à ajouter des atomes qui donnent des électrons au système, pour tester sans endommager le matériau. Cette méthode a confirmé la grande mobilité du graphène et son efficacité supérieure par rapport aux autres semi-conducteurs 2D.

Avancez vers l’électronique basée sur le graphène

Ce développement pourrait marquer un changement de paradigme dans l’électronique, permettant des technologies entièrement nouvelles tirant parti des propriétés uniques du graphène. De plus, le matériau facilite l’utilisation des propriétés ondulatoires quantiques des électrons, essentielles à l’informatique quantique.

Un avenir électronique avec le graphène

De Heer compare ce moment aux débuts de l'aviation des frères Wright, suggérant un avenir dans lequel le graphène pourrait être aussi révolutionnaire pour l'électronique que l'avion l'était pour le transport. Cette avancée représente une nouvelle étape dans l’évolution de l’électronique, ouvrant la voie aux futures générations d’appareils électroniques et informatiques.

Via gatech.edu

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