L'industrie des semi-conducteurs du futur avait des attentes élevées vis-à-vis du nouveau matériau silicène, qui partage beaucoup de similitudes avec le graphène « matériel merveilleux ». Cependant, des chercheurs de l'institut de recherche MESA+ de l'université de Twente - qui ont récemment réussi à filmer directement et en temps réel la formation de silicène - font éclater durement la bulle :leurs recherches montrent que le silicène a des tendances suicidaires. La recherche a été publiée par la célèbre revue académique Lettres de physique appliquée .
Le matériau silicène a été créé en 2010. Tout comme le graphène, il se compose d'une seule couche d'atomes disposés en nid d'abeille. Le graphène est constitué d'atomes de carbone, silicène d'atomes de silicium.
En raison de leurs propriétés spéciales - les deux matériaux sont très résistants, minces et flexibles et ont une bonne conductivité électrique - le graphène et le silicène semblent très bien adaptés à l'industrie des semi-conducteurs du futur. Après tout, les pièces des puces informatiques doivent devenir de plus en plus petites et les limites de la miniaturisation des pièces en silicium se rapprochent de plus en plus. Le matériau silicène semble avoir plusieurs longueurs d'avance sur le graphène, parce que l'industrie des semi-conducteurs utilise du silicium (qui, comme la silicène, se compose d'atomes de silicium) depuis de nombreuses années maintenant. En outre, il est plus facile de réaliser une bande dite en silicène, qui est une condition préalable pour un transistor.
Suicide
Des chercheurs de l'Institut de recherche MESA+ de l'Université de Twente ont, pour la première fois, réussi à capturer directement et en temps réel la formation de silicène sur film. Ils laissent précipiter des atomes de silicium évaporés sur une surface d'argent, pour qu'une belle, presque fermé, singulière couche de silice s'est formée.
Jusqu'ici tout va bien, mais au moment où une certaine quantité d'atomes de silicium tombe au-dessus de la couche de silice formée, un cristal de silicium (silicium dans une structure cristalline en diamant au lieu d'une structure en nid d'abeilles) est formé, qui déclenche la poursuite de la cristallisation du matériau; un processus irréversible. À partir de ce moment là, le silicium nouvellement formé mange le silicène, pour ainsi dire.
Vidéo ci-dessus :Formation de silicène sur une surface argentée (gris, début du film). En plus de l'argent, des îlots siliceux commencent progressivement à se former (noir, à mi-parcours du film). Lorsque la surface est presque entièrement recouverte, ceux-ci s'effondrent à nouveau en cristaux de silicium (points noirs dans les zones grises, fin du film).
La raison en est que la structure cristalline régulière (diamant) du silicium est énergétiquement plus favorable que la structure en nid d'abeille du silicène et donc plus stable. En raison de cette propriété, les chercheurs n'ont pas réussi à recouvrir plus de 97 % de la surface de l'argent avec de la silice, ils n'étaient pas non plus capables de créer du silicène multicouche. En d'autres termes :dès qu'une surface est presque entièrement recouverte de silice, le matériau se suicide et du silicium simple se forme. Les chercheurs ne s'attendent pas à ce qu'il soit possible de créer du silicène multicouche sur un autre type de surface, car l'influence de la surface sur la formation de la deuxième couche de silicène est négligeable.
