La loi de Moore est une suggestion empirique indiquant 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 d'autres 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 les transistors qui véhiculent l'information, le long d'un plan ultra-mince. Ce confinement des porteurs de charge peut potentiellement permettre la commutation du semi-conducteur très facilement. Il permet également aux chemins directionnels des porteurs de charges de se déplacer sans diffusion et donc d'entraîner 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 basculer 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 des semi-conducteurs ultra-minces aussi 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 rebondissent sur eux et donc la perte résistive augmente.

L'un des semi-conducteurs ultra-minces les plus intéressants est le bisulfure de molybdène (MoS 2 ) qui fait l'objet d'études depuis deux décennies pour ses propriétés électroniques. Cependant, obtenir un MoS bidimensionnel à très grande échelle 2 sans joints de grains s'est avéré être un véritable défi. En utilisant toutes les technologies actuelles de dépôt à grande échelle, MoS sans limite de grain 2 ce qui est essentiel pour la fabrication des circuits intégrés a encore été atteint avec une maturité acceptable. Cependant, maintenant chercheurs à l'École de génie chimique, L'Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) a développé une méthode pour éliminer ces joints de grains basée sur une nouvelle approche de dépôt.

"Cette capacité unique a été obtenue à l'aide de gallium métallique à l'état liquide. Le gallium est un métal étonnant avec un point de fusion bas de seulement 29,8 degrés C. Cela signifie qu'à une température normale de bureau, il est solide, alors qu'il se transforme en liquide lorsqu'il est placé dans la paume de la main de quelqu'un. C'est un métal fondu, sa surface est donc 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, " Mme Yifang Wang, dit le premier auteur de l'article.

"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 MoS souhaité 2 . Le matériau bidimensionnel formé est modelé sur une surface atomiquement lisse de gallium, il est donc naturellement nucléé et sans joint de grain. Cela signifie que par une deuxième étape de recuit, nous avons pu obtenir des MoS de très grande surface 2 sans joint de grain. Il s'agit d'une étape très importante pour la mise à l'échelle de ce fascinant semi-conducteur ultra-lisse. »

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.