Voie possible vers une électronique à commutation rapide et à très faible consommation d’énergie basée sur des matériaux 2D – Technoguide

La loi de Moore est une suggestion empirique décrivant que le nombre de transistors double toutes les quelques années dans les circuits intégrés (CI). Cependant, la loi de Moore a commencé à échouer car les transistors sont maintenant si petits que les technologies actuelles à base de silicium sont incapables d’offrir de nouvelles opportunités de rétrécissement.

Une possibilité de surmonter la loi de Moore est de recourir à des semi-conducteurs bidimensionnels. Ces matériaux bidimensionnels sont si fins qu’ils peuvent permettre la propagation de porteurs de charges libres, à savoir des électrons et des trous dans des transistors porteurs d’informations, selon un plan ultra-fin. Ce confinement des porteurs de charge peut potentiellement permettre la commutation du semi-conducteur très facilement. Il permet également aux voies directionnelles pour les porteurs de charge de se déplacer sans diffusion et donc conduisant à une résistance infiniment petite pour les transistors. Cela signifie qu’en théorie, les matériaux bidimensionnels peuvent conduire à des transistors qui ne gaspillent pas d’énergie lors de leur commutation marche / arrêt. Théoriquement, ils peuvent commuter très rapidement et également passer à des valeurs de résistance nulles absolues pendant leurs états non opérationnels. Cela semble idéal, mais la vie n’est pas idéale! En réalité, il existe encore de nombreuses barrières technologiques qui devraient être dépassées pour créer de tels semi-conducteurs ultra-minces parfaits. L’un des obstacles avec les technologies actuelles est que les films ultra-minces déposés sont pleins de joints de grains, de sorte que les porteurs de charge sont rebondis à partir d’eux et donc la perte résistive augmente.

L’un des semi-conducteurs ultra-minces les plus passionnants est le bisulfure de molybdène (MoS2), qui fait l’objet de recherches depuis deux décennies pour ses propriétés électroniques. Cependant, l’obtention de MoS2 bidimensionnel à très grande échelle sans joints de grains s’est avérée être un véritable défi. En utilisant toutes les technologies de dépôt à grande échelle actuelles, le MoS2 sans limite de grain, qui est essentiel pour la fabrication de circuits intégrés, a encore été atteint avec une maturité acceptable. Cependant, des chercheurs de la School of Chemical Engineering de l’Université de la Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) ont maintenant développé une méthode pour éliminer ces joints de grains sur la base d’une nouvelle approche de dépôt.

“Cette capacité unique a été obtenue à l’aide du gallium métal à l’état liquide. Le gallium est un métal étonnant avec un point de fusion bas de seulement 29,8 ° C. Cela signifie qu’à une température normale de bureau, il est solide, alors qu’il se transforme en liquide lorsqu’il est placé à la paume de la main de quelqu’un. C’est un métal fondu, donc sa surface est atomiquement lisse. C’est aussi un métal conventionnel, ce qui signifie que sa surface fournit un grand nombre d’électrons libres pour faciliter les réactions chimiques. ” A déclaré Mme Yifang Wang, le premier auteur du document.

«En rapprochant les sources de molybdène et de soufre de la surface du gallium métal liquide, nous avons pu réaliser des réactions chimiques qui forment les liaisons soufre molybdène pour établir le MoS2 souhaité. Le matériau bidimensionnel formé est modelé sur une surface atomiquement lisse de gallium, il est donc naturellement nucléé et sans limite de grain. Cela signifie que par un recuit de seconde étape, nous avons pu obtenir du MoS2 de très grande surface sans limite de grain. C’est une étape très importante pour la mise à l’échelle de ce fascinant semi-conducteur ultra-lisse . ” Le professeur Kourosh Kalantar-Zadeh, l’auteur principal de l’ouvrage, a déclaré.

Les chercheurs de l’UNSW envisagent maintenant d’étendre leurs méthodes à la création d’autres semi-conducteurs et matériaux diélectriques bidimensionnels afin de créer un certain nombre de matériaux pouvant être utilisés comme différentes parties de transistors.

Source de l’histoire:

Matériaux fournis par le Centre d’excellence de l’ARC sur les futures technologies électroniques à faible consommation d’énergie. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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