Premier supraconducteur fonctionnel en graphène

MADRID, 3 Ene. (EUROPA PRESSE) –

Les chercheurs de Georgia Tech ont créé le premier semi-conducteur fonctionnel au monde composé de graphène, une seule feuille d’atomes de carbone maintenus ensemble par les liaisons les plus fortes connues.

Les semi-conducteurs, matériaux conducteurs de l’électricité dans des conditions spécifiques, sont des composants fondamentaux des appareils électroniques. Cette nouvelle avancée ouvre la porte à une nouvelle façon de fabriquer de l’électronique.

Cette découverte intervient à un moment où le silicium, le matériau à partir duquel sont fabriqués presque tous les appareils électroniques modernes, atteint ses limites face à une informatique de plus en plus rapide et à des appareils électroniques de plus en plus petits.

Walter de Heer, professeur de physique à Georgia Tech, a dirigé une équipe de chercheurs basés à Atlanta, en Géorgie, et à Tianjin, en Chine, pour produire un semi-conducteur en graphène compatible avec les méthodes de traitement microélectronique conventionnelles. une nécessité pour toute alternative viable au silicium.

Dans cette dernière recherche, publiée dans Nature, de Heer et son équipe ont surmonté le principal obstacle qui freinait la recherche sur le graphène depuis des décennies et la raison pour laquelle beaucoup pensaient que l’électronique au graphène ne fonctionnerait jamais. Connue sous le nom de « bande interdite », il s’agit d’une propriété électronique cruciale qui permet aux semi-conducteurs de s’allumer et de s’éteindre. Jusqu’à présent, le graphène n’avait pas de bande interdite.

“Nous disposons désormais d’un semi-conducteur en graphène extrêmement robuste, avec une mobilité 10 fois supérieure à celle du silicium et qui possède également des propriétés uniques non disponibles dans le silicium”, a-t-il déclaré. c’est une déclaration de Heer, qui vient ainsi couronner dix années de recherche.

Sous sa forme naturelle, le graphène n’est ni un semi-conducteur ni un métal, mais plutôt un semi-métal. Une bande interdite est un matériau qui peut être activé et désactivé lorsqu’un champ électrique lui est appliqué, c’est ainsi que fonctionnent tous les transistors et les composants électroniques au silicium. La principale question dans la recherche sur l’électronique du graphène était de savoir comment l’allumer et l’éteindre pour qu’il fonctionne comme le silicium.

Mais pour fabriquer un transistor fonctionnel, un matériau semi-conducteur doit être fortement manipulé, ce qui peut endommager ses propriétés. Pour démontrer que leur plateforme pouvait fonctionner comme un semi-conducteur viable, l’équipe devait mesurer ses propriétés électroniques sans l’endommager.

Ils ont placé des atomes dans le graphène qui « donnent » des électrons au système, une technique appelée dopage, qui était utilisée pour voir si le matériau était un bon conducteur. Cela a fonctionné sans endommager le matériau ni ses propriétés.

Les mesures de l’équipe ont montré que leur semi-conducteur en graphène a une mobilité 10 fois supérieure à celle du silicium. En d’autres termes, les électrons se déplacent avec une très faible résistance, ce qui, en électronique, se traduit par un calcul plus rapide. “C’est comme conduire sur une route de gravier ou conduire sur une autoroute”, a déclaré de Heer. “C’est plus efficace, il ne fait pas aussi chaud et cela permet des vitesses plus élevées afin que les électrons puissent se déplacer plus rapidement.”

Le produit de l’équipe est actuellement le seul semi-conducteur bidimensionnel possédant toutes les propriétés nécessaires pour être utilisé en nanoélectronique, et ses propriétés électriques sont de loin supérieures à celles de tout autre semi-conducteur 2D actuellement en développement.

Le graphène épitaxial pourrait provoquer un changement de paradigme dans le domaine de l’électronique et permettre des technologies entièrement nouvelles qui tirent parti de ses propriétés uniques. Le matériau permet d’utiliser les propriétés des ondes de la mécanique quantique des électrons, ce qui est une exigence pour l’informatique quantique.