Des chercheurs ont fait une découverte révolutionnaire qui pourrait potentiellement révolutionner le domaine de l’électronique. Ils ont trouvé un moyen de produire des semi-conducteurs à partir de graphène, un matériau qui présente depuis longtemps un potentiel pour surpasser le silicium en termes de mobilité électronique. Les tentatives précédentes de créer des semi-conducteurs de haute qualité à partir de graphène ont échoué, ce qui a amené les chercheurs à explorer d’autres matériaux bidimensionnels. Cependant, cette dernière percée offre une solution révolutionnaire.
Le graphène présente un avantage significatif par rapport au silicium en termes de mobilité électronique. Cependant, il lui manque une caractéristique essentielle des semi-conducteurs utiles : un « gap » de bande, un espace entre les bandes d’énergie basse et élevée à travers lequel les électrons peuvent passer. C’est l’une des raisons pour lesquelles les composants à base de carbure de silicium (SiC) sont si populaires dans les puces informatiques.
Un groupe de chercheurs de l’Institut de technologie de Géorgie et de l’Université de Tianjin prétend avoir développé une méthode pour résoudre ce problème. Ils ont créé une couche de graphène sur une plaquette de carbure de silicium, donnant ainsi naissance à un semi-conducteur avec un gap de bande de 0,6 eV et une mobilité électronique élevée à température ambiante. Ces recherches, supervisées par le professeur de physique de Regents, Walter de Heer, ont été publiées dans la prestigieuse revue scientifique Nature.
Les chercheurs ont réussi cette percée en utilisant une technique appelée « recuit en quasi-équilibre ». Cette méthode leur a permis de produire de l’épigraphène semi-conducteur de haute qualité (SEG), un type de graphène, sur le substrat de carbure de silicium. L’équipe a empilé deux puces de carbure de silicium, provoquant ainsi le transfert des atomes de carbone de la surface de carbone à la surface de silicium. Cela a créé une couche tampon liée au carbure de silicium, permettant la production d’un SEG à monocristal à l’échelle des plaquettes.
Les implications de cette découverte sont énormes. Une mobilité électronique élevée dans les semi-conducteurs à base de graphène peut conduire à des transistors de haute performance qui pourraient éventuellement remplacer le silicium dans les appareils électroniques, y compris les processeurs. Les chercheurs envisagent même des dispositifs monolithiques où le graphène semi-conducteur se connecte sans problème au graphène semi-métallique conventionnel, réduisant les résistances des dispositifs et permettant l’utilisation des propriétés des ondes électroniques, ce qui représenterait une percée majeure dans le domaine de l’électronique.
En plus des applications électroniques, le graphène montre également un potentiel dans les composants utilisant des fréquences térahertz. Peu de matériaux peuvent y parvenir, ce qui fait du graphène un candidat potentiel pour les futures technologies de communication, telles que la 6G.
Bien que les chercheurs soient impatients de développer la production de SEG pour qu’elle soit commercialement viable, ils reconnaissent que cela pourrait prendre du temps avant que les semi-conducteurs à base de graphène ne se développent pleinement. Cependant, cette découverte révolutionnaire représente une avancée significative dans la quête de matériaux électroniques avancés et performants. Le potentiel des semi-conducteurs à base de graphène pour ouvrir une nouvelle ère de l’électronique est énorme, et des recherches et développements supplémentaires dans ce domaine sont vivement attendus.
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