(Phys.org)—Circuits intégrés, qui sont dans tout, des cafetières aux ordinateurs et sont à motifs de silicium parfaitement cristallin, sont assez minces, mais les chercheurs de Cornell pensent qu'ils peuvent repousser les limites des couches minces au niveau d'un seul atome.

Leurs matériaux de prédilection sont le graphène, feuilles simples d'une épaisseur d'un atome d'atomes de carbone répétés, et le nitrure de bore hexagonal, des feuilles également minces d'atomes de bore et d'azote répétés. Des chercheurs dirigés par Jiwoong Park, professeur assistant de chimie et biologie chimique, ont inventé un moyen de modeler des films à atome unique de graphène et de nitrure de bore, un isolant, sans l'utilisation d'un substrat de silicium. Le travail est détaillé dans un article de la revue Nature, publié en ligne le 30 août.

La technique, qu'ils appellent repousse à motifs, pourrait conduire à l'absence de substrat, circuits atomiquement minces - si minces, ils pouvaient flotter sur l'eau ou dans l'air, mais avec une résistance à la traction et des performances électriques de premier ordre.

"Nous savons comment faire pousser du graphène dans des films d'un seul atome d'épaisseur, et nous savons comment faire pousser du nitrure de bore, " Park a dit. "Mais pouvons-nous les réunir côte à côte? Et quand tu les rassembles, que se passe-t-il à leurs jonctions ? »

Comme il s'avère, repousse à motifs des chercheurs, qui exploite la même technologie de photolithographie de base utilisée dans le traitement des plaquettes de silicium, permet au graphène et au nitrure de bore de se développer parfaitement à plat, films structurellement lisses - pas de plis ni de bosses, comme une écharpe bien tricotée - qui, si combiné avec la finale, étape encore à réaliser d'introduction d'un matériau semi-conducteur, pourrait conduire au premier circuit intégré atomiquement mince.

Simple est vraiment beau, notamment dans le cas de films minces, parce que la photolithographie est une technique bien établie qui sert de base à la réalisation de circuits intégrés par pose de matériaux, une couche à la fois, sur du silicium plat.

La repousse à motifs est un peu comme le pochoir, dit Park. Lui et ses collègues ont d'abord cultivé du graphène sur du cuivre et utilisé la photolithographie pour exposer le graphène sur des zones sélectionnées, selon le motif souhaité. Ils ont rempli cette surface de cuivre exposée avec du nitrure de bore, l'isolant, qui pousse sur le cuivre et "remplit très bien les lacunes".

"À la fin, il forme un très beau tissu que vous venez de décoller, " dit Park.

L'équipe de recherche, qui comprend David A. Muller, professeur de physique appliquée et ingénieur, travaille à déterminer quel matériau fonctionnerait le mieux avec des films minces de graphène-nitrure de bore pour constituer la couche semi-conductrice finale qui pourrait transformer les films en dispositifs réels.

L'équipe a été aidée par sa capacité à fabriquer du graphène, encore relativement nouveau dans le monde des matériaux, ainsi que par l'expertise de Muller dans la caractérisation par microscopie électronique à l'échelle nanométrique. Muller a aidé l'équipe à confirmer que les jonctions latérales des deux matériaux étaient, En effet, lisse et bien connecté.

Les co-premiers auteurs de l'article étaient l'étudiant diplômé en chimie Mark Levendorf et l'associé postdoctoral Cheol-Joo Kim, qui a fabriqué les échantillons de graphène et de nitrure de bore et a également effectué la repousse à motifs au Cornell NanoScale Science and Technology Facility.

Le travail a été soutenu principalement par l'Air Force Office of Scientific Research, et la National Science Foundation par le biais du Cornell Center for Materials Research.