Une équipe internationale de chercheurs a franchi une étape importante dans la compréhension des propriétés fondamentales du matériau bidimensionnel silicène en montrant qu'il peut rester stable en présence d'oxygène.

Dans une étude publiée aujourd'hui, 12 août, dans la revue IOP Publishing Matériaux 2D , les chercheurs ont montré que des multicouches épaisses de silicène peuvent être isolées du silicium du matériau parent et rester intactes lorsqu'elles sont exposées à l'air pendant au moins 24 heures.

C'est la première fois qu'un tel exploit est réalisé et permettra aux scientifiques de sonder davantage le matériau et d'exploiter les propriétés qui ont fait du silicène un matériau prometteur dans l'industrie électronique.

Le silicium est fabriqué à partir de couches de silicium en forme de nid d'abeilles d'une épaisseur d'un seul atome. À l'heure actuelle, le silicène doit être produit sous vide pour éviter tout contact avec l'oxygène, ce qui pourrait détruire complètement la formation des couches simples.

Le silicium doit également être "cultivé" sur une surface qui correspond à sa structure naturelle - l'argent est le principal candidat. Pour créer de la silicène, une plaquette de silicium est chauffée à haute température, forcer des atomes de silicium à s'évaporer et à atterrir sur le substrat d'argent, formant la couche unique.

Le silicium peut également être transformé d'un matériau 2D en un matériau 3D en empilant de plus en plus de couches simples les unes sur les autres. Cependant, des recherches antérieures ont démontré que le silicène a des tendances suicidaires, et revient toujours au silicium à mesure que d'autres couches sont ajoutées, car une structure en silicium est plus stable.

Dans cette nouvelle étude, une équipe internationale de chercheurs basée en Italie et en France a fabriqué des multicouches de silicène en utilisant un substrat d'argent maintenu à une température de 470 K et une source solide de silicium, qui a été chauffé à 1470 K. Au total, 43 monocouches de silicène ont été déposées sur le substrat.

Une fois fabriqué, les chercheurs ont observé qu'une très fine couche d'oxydation s'était formée au-dessus de l'empilement multicouche de monocouches; cependant, il a été montré que cela préservait l'intégrité de l'empilement, agissant comme une couche protectrice.

L'empilement de monocouches est resté conservé au moins 24 heures à l'air libre, Au cours de laquelle les chercheurs ont pu utiliser la diffraction des rayons X et la spectroscopie Raman pour confirmer que le matériau était en fait du silicène et non du silicium ordinaire.

Auteur principal de l'étude Paola De Padova, du Consiglio Nazionale delle Ricerche en Italie, déclare :« Ces résultats sont significatifs car nous avons montré qu'il est possible d'obtenir un matériau 2D à base de silicium, ce qui, jusqu'à il y a quelques années, était considéré comme inconcevable.

"Notre présente étude montre que le silicène multicouche est plus conducteur que le silicène monocouche, et ouvre donc la possibilité de l'utiliser dans toute l'industrie de la microélectronique sur silicium. En particulier, nous envisageons d'utiliser le matériau comme grille dans un MOSFET à base de silicène, qui est le transistor le plus couramment utilisé dans les circuits numériques et analogiques.

"Nous étudions actuellement la possibilité de cultiver du silicène multicouche directement sur des substrats semi-conducteurs pour explorer les propriétés supraconductrices communes."