Une fine couche de nitrure d'indium sur carbure de silicium, créé à l'aide de la molécule développée par des chercheurs de l'université de Linköping, Suède. Crédit :Magnus Johansson/Université de Linköping
Le nitrure d'indium est un matériau prometteur pour une utilisation en électronique, mais difficile à fabriquer. Les scientifiques de l'Université de Linköping, Suède, ont développé une nouvelle molécule qui peut être utilisée pour créer du nitrure d'indium de haute qualité, permettant de l'utiliser dans, par exemple, électronique à haute fréquence. Les résultats ont été publiés dans Chimie des Matériaux .
La bande passante que nous utilisons actuellement pour le transfert de données sans fil sera bientôt pleine. Si nous voulons continuer à transmettre des quantités toujours croissantes de données, la bande passante disponible doit être augmentée par l'utilisation de nouvelles fréquences. Le nitrure d'indium peut faire partie de la solution.
"Comme les électrons se déplacent extrêmement facilement à travers le nitrure d'indium, il est possible d'envoyer des électrons en avant et en arrière à travers le matériau à des vitesses très élevées, et créer des signaux avec des fréquences extrêmement élevées. Cela signifie que le nitrure d'indium peut être utilisé dans l'électronique haute fréquence, où il peut fournir, par exemple, nouvelles fréquences pour le transfert de données sans fil, " dit Henrik Pedersen, professeur de chimie inorganique au Département de physique, Chimie et biologie à l'Université de Linköping. Il a dirigé l'étude, qui a été récemment publié dans Chimie des Matériaux .
Le nitrure d'indium est constitué d'azote et d'un métal, indium. C'est un semi-conducteur et peut donc être utilisé dans les transistors, sur laquelle reposent tous les appareils électroniques. Le problème est qu'il est difficile de produire des films minces de nitrure d'indium. Des films minces de matériaux semi-conducteurs similaires sont souvent produits à l'aide d'une méthode bien établie connue sous le nom de dépôt chimique en phase vapeur, ou CVD, dans laquelle des températures comprises entre 800 et 1, 000 degrés Celsius sont utilisés. Cependant, le nitrure d'indium se décompose en ses constituants, l'indium et l'azote, lorsqu'il est chauffé au-dessus de 600 degrés Celsius.
Rouzbeh Samii, Henrik Pedersen, Nathan O'Brien et Polla Rouf au laboratoire. Crédit :Magnus Johansson/Université de Linköping
Les scientifiques qui ont mené la présente étude ont utilisé une variante de CVD connue sous le nom de dépôt de couche atomique, ou ALD, dans lequel des températures plus basses sont utilisées. Ils ont développé une nouvelle molécule, connu sous le nom de triazéniure d'indium. Personne n'avait travaillé avec de tels triazéniures d'indium auparavant, et les chercheurs de LiU ont rapidement découvert que la molécule de triazénide est un excellent matériau de départ pour la fabrication de films minces. La plupart des matériaux utilisés en électronique doivent être produits en laissant un film mince se développer sur une surface qui contrôle la structure cristalline du matériau électronique. Le processus est connu sous le nom de croissance épitaxiale. Les chercheurs ont découvert qu'il est possible de réaliser une croissance épitaxiale de nitrure d'indium si le carbure de silicium est utilisé comme substrat, quelque chose qui n'était pas connu auparavant. Par ailleurs, le nitrure d'indium ainsi produit est extrêmement pur, et parmi le nitrure d'indium de la plus haute qualité au monde.
"La molécule que nous avons produite, un triazéniure d'indium, permet d'utiliser le nitrure d'indium dans les appareils électroniques. Nous avons montré qu'il est possible de produire du nitrure d'indium d'une manière qui assure qu'il est suffisamment pur pour être décrit comme un véritable matériau électronique, " dit Henrik Pedersen.
Les chercheurs ont découvert un autre fait surprenant. Il est généralement admis parmi ceux qui utilisent l'ALD que les molécules ne doivent pas réagir ou être décomposées de quelque manière que ce soit en phase gazeuse. Mais lorsque les chercheurs ont modifié la température du processus de revêtement, ils ont découvert qu'il n'y en a pas qu'un, mais deux, températures auxquelles le processus était stable.
"Le triazéniure d'indium se décompose en fragments plus petits dans la phase gazeuse, et cela améliore le processus ALD. Il s'agit d'un changement de paradigme au sein de l'ALD, qui utilise des molécules qui ne sont pas totalement stables en phase gazeuse. Nous montrons que nous pouvons obtenir un meilleur résultat final si nous laissons la nouvelle molécule se décomposer dans une certaine mesure en phase gazeuse, " dit Henrik Pedersen.
Les chercheurs examinent maintenant des molécules de triazénide similaires avec d'autres métaux que l'indium, et ont obtenu des résultats prometteurs en les utilisant pour produire des molécules pour l'ALD.
