Des chercheurs de l'Oregon State University ont résolu une quête en science fondamentale des matériaux qui a échappé aux scientifiques depuis les années 1960, et pourrait constituer la base d'une nouvelle approche de l'électronique.

La découverte, vient de rapporter en ligne dans le journal professionnel Matériaux avancés , décrit la création pour la première fois d'une diode "métal-isolant-métal" à hautes performances.

« Les chercheurs essaient de le faire depuis des décennies, jusqu'à présent sans succès, " a déclaré Douglas Keszler, un éminent professeur de chimie à l'OSU et l'un des principaux chercheurs en sciences des matériaux du pays. "Les diodes fabriquées auparavant avec d'autres approches ont toujours eu un rendement et des performances médiocres.

"Il s'agit d'un changement fondamental dans la façon dont vous pourriez produire des produits électroniques, à grande vitesse à grande échelle à très faible coût, encore moins qu'avec les méthodes conventionnelles, " a déclaré Keszler. "C'est un moyen de base pour éliminer les limitations de vitesse actuelles des électrons qui doivent se déplacer à travers les matériaux."

Un brevet a été déposé sur la nouvelle technologie, disent les responsables de l'université. De nouvelles entreprises, les industries et les emplois de haute technologie pourraient finalement émerger de cette avancée, ils disent.

La recherche a été effectuée au Centre de chimie des matériaux verts, et a été soutenu par la National Science Foundation, le Army Research Laboratory et l'Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute.

L'électronique conventionnelle fabriquée avec des matériaux à base de silicium fonctionne avec des transistors qui aident à contrôler le flux d'électrons. Bien que rapide et relativement peu coûteux, cette approche est encore limitée par la vitesse à laquelle les électrons peuvent se déplacer à travers ces matériaux. Et avec l'avènement d'ordinateurs toujours plus rapides et de produits plus sophistiqués tels que les écrans à cristaux liquides, les technologies actuelles approchent de la limite de ce qu'elles peuvent faire, les experts disent.

Par contre, un métal-isolant-métal, ou la diode MIM peut être utilisée pour effectuer certaines des mêmes fonctions, mais d'une manière fondamentalement différente. Dans ce système, l'appareil est comme un sandwich, avec l'isolant au milieu et deux couches de métal au-dessus et en dessous. Pour fonctionner, l'électron ne se déplace pas tant à travers les matériaux qu'il « passe » à travers l'isolant – apparaissant presque instantanément de l'autre côté.

"Lorsqu'ils ont commencé à développer des matériaux plus sophistiqués pour l'industrie de l'affichage, ils savaient que ce type de diode MIM était ce dont ils avaient besoin, mais ils ne pouvaient pas le faire fonctionner, " a déclaré Keszler. " Maintenant, nous pouvons, et il pourrait probablement être utilisé avec une gamme de métaux peu coûteux et facilement disponibles, comme le cuivre, nickel ou aluminium. C'est aussi beaucoup plus simple, moins coûteux et plus facile à fabriquer.

Les découvertes ont été faites par des chercheurs du département de chimie de l'OSU; École de génie électrique et d'informatique ; et école de mécanique, Génie industriel et de fabrication.

Dans la nouvelle étude, les scientifiques et ingénieurs de l'OSU décrivent l'utilisation d'un « contact en métal amorphe » comme une technologie qui résout les problèmes qui affectaient auparavant les diodes MIM. Les diodes OSU ont été fabriquées à des températures relativement basses avec des techniques qui se prêteraient à la fabrication de dispositifs sur une variété de substrats sur de grandes surfaces.

Les chercheurs de l'OSU ont été des leaders dans un certain nombre d'avancées importantes en science des matériaux ces dernières années, y compris le domaine de l'électronique transparente. Les scientifiques universitaires effectueront des travaux initiaux avec la nouvelle technologie des écrans électroniques, mais de nombreuses applications sont possibles, ils disent.

Les ordinateurs à grande vitesse et l'électronique qui ne dépendent pas des transistors sont des possibilités. Également à l'horizon, des technologies de « récupération d'énergie » telles que la capture nocturne de l'énergie solaire re-rayonnée, un moyen de produire de l'énergie à partir de la Terre lorsqu'elle se refroidit pendant la nuit.

"Pendant longtemps, tout le monde a voulu quelque chose qui nous emmène au-delà du silicium, " Keszler a déclaré. "Cela pourrait être un moyen d'imprimer simplement de l'électronique à grande échelle, encore moins cher que nous ne le pouvons actuellement. Et lorsque les produits commencent à émerger, l'augmentation de la vitesse de fonctionnement peut être énorme."