Un projet de recherche européen a fait un pas important vers la poursuite de la miniaturisation de la nanoélectronique, utilisant un nouveau matériau très prometteur appelé silicène. Son objectif :rendre les appareils du futur beaucoup plus puissants et économes en énergie.

Silicène, un nouveau matériau semi-conducteur alliant les propriétés du silicium et du graphène, est l'un des candidats les plus prometteurs pour la fabrication de circuits électroniques encore plus petits pour les futurs appareils intelligents.

«L'électronique est actuellement intégrée dans de nombreuses couches d'atomes de silicium. S'ils peuvent être fabriqués en une seule couche, ils peuvent être réduits à des tailles beaucoup plus petites et nous pouvons réduire les fuites de puissance, en même temps rendre les appareils plus puissants et économes en énergie, " a expliqué le Dr Athanasios Dimoulas, coordinateur du projet 2D-NANOLATTICES de l'UE.

Le graphène est une substance intéressante en ce qu'il se présente dans une seule couche d'atomes, mais n'a pas le « gap d'énergie » nécessaire pour être un matériau semi-conducteur. Silicène, une forme 2D de silicium, apporte ses propriétés semi-conductrices dans le monde des matériaux 2D. Le problème avec la silicène, cependant, est-il modifié au contact d'autres substances telles que les métaux.

Une électronique 100 fois plus petite

Condenser l'électronique en une seule couche de silice et conserver les performances électroniques s'est avéré une tâche difficile pour les chercheurs, jusqu'à présent. Le projet 2D-NANOLATTICES a réalisé une innovation significative dans le monde entier en fabriquant un transistor à effet de champ (FET) à partir du matériau pour fonctionner à température ambiante.

Les FET sont un composant de commutation clé dans les circuits électroniques. L'encastrer dans une seule couche d'atomes de silicium (en structure silicène), puis transfert de la couche, cultivé sur un substrat d'argent, à un composé d'une substance plus neutre, dioxyde de silicone, est un succès considérable. « Des tests ont montré que les performances du silicène sont très, très bon sur le substrat non métallique, " s'enthousiasme le Dr Dimoulas, de Démocrite, Centre national grec pour la recherche scientifique.

« Le fait que nous ayons ce transistor constitué d'une seule couche de matériau comme le silicium n'a jamais été fait auparavant et c'est vraiment quelque chose qui peut être décrit comme une percée. Sur la base de cette réalisation, il serait possible de réaliser des transistors jusqu'à 100 fois plus petits dans le sens vertical, " ajouta le docteur Dimoulas.

Voir le potentiel

Maintenant que le transistor a été rétréci verticalement en une seule couche 2D d'atomes, les dimensions peuvent être rétrécies latéralement, trop, ce qui signifie que la même zone sur une puce pourrait accueillir jusqu'à 25 fois plus d'électronique, Le docteur Dimoulas calcula.

En outre, l'utilisation d'un seul, le canal étroit pour conduire le courant électrique réduit les fuites de puissance, un problème qui inquiète l'industrie des semi-conducteurs depuis un certain temps :comment faire encore plus petit sans que les appareils ne surchauffent sous forme de fuite de puissance.

C'est une bonne nouvelle pour les fabricants de puces, alors que la course à la production de la prochaine vague de technologies de communication s'intensifie avec l'avènement des réseaux mobiles 5G.