Le professeur de génie électrique et informatique Joseph Lyding et l'étudiant diplômé Jae Won Do ont dirigé une équipe de recherche pour développer une nouvelle méthode de soudure des espaces entre les nanotubes de carbone, un nouveau type de transistor. Crédit :L. Brian Stauffer
Une méthode plus efficace pour combler les lacunes dans les fils atomiquement petits a été développée par des chercheurs de l'Université de l'Illinois, ouvrant davantage les portes à une nouvelle technologie de transistor.
Dirigé par le professeur de génie électrique et informatique Joseph Lyding et l'étudiant diplômé Jae Won Do, l'équipe de l'Illinois a publié ses résultats dans la revue ACS Nano .
Les transistors à base de silicium sont à la base de l'électronique moderne depuis plus d'un demi-siècle, permettant le contrôle précis des signaux électroniques dans les circuits. Une nouvelle technologie de transistor, fils de nanotubes de carbone, est prometteur pour remplacer le silicium car il peut fonctionner dix fois plus vite et est plus flexible, mais il a un écart important à franchir.
« La connexion entre les nanotubes est très résistive et a pour conséquence de ralentir le fonctionnement du transistor vers le bas, " Lyding a dit. " Quand les électrons passent cette jonction, ils dissipent beaucoup d'énergie."
La résistance entraîne une accumulation de chaleur aux jonctions entre les tubes, offrant aux chercheurs l'occasion idéale de « souder » ces connexions en utilisant un matériau qui réagit avec la chaleur pour déposer du métal à travers les jonctions. Une fois le courant passé, le métal déposé diminue la résistance de jonction, arrêter efficacement la perte d'énergie.
Jusqu'à maintenant, le problème a été de trouver une approche réalisable pour appliquer les matériaux thermoréactifs. En 2013, Lyding et Do ont utilisé une chambre à vide pour appliquer un produit chimique gazeux pour métalliser les jonctions. La nouvelle technique, le sujet du nouveau papier, prend un chemin différent en appliquant une fine couche de solution, fabriqués à partir de composés qui contiennent le métal nécessaire pour souder les jonctions ensemble.
La chaleur produite aux jonctions carbone-nanotube provoque le dépôt de matériau métallique dans la solution sur les jonctions, les souder. Crédit :Joseph Lyding
"Notre nouvelle technique est beaucoup plus simple. Elle implique moins d'étapes et elle est plus compatible avec la technologie existante, " a dit Do. " Nous obtenons des améliorations similaires à ce que nous avons obtenu de la méthode gazeuse, seulement maintenant, nous pouvons expérimenter les capacités d'autres matériaux qui ne sont pas des gaz, ce qui nous permettra d'améliorer encore plus les performances des transistors."
Pour étendre la technique à plus de matériaux, Le groupe de Lyding a fait équipe avec Eric Pop, professeur adjoint de génie électrique et informatique à l'U. of I. et expert en synthèse et transfert de nanotubes de carbone, ainsi qu'avec le professeur de chimie Greg Girolami.
Do dit que la nouvelle technique est transférable à l'équipement de fabrication actuel que les fabricants de transistors au silicium utilisent.
Crédit :Joseph Lyding
« Avec cette méthode, vous envoyez juste du courant à travers les nanotubes et cela chauffe les jonctions. De là, la chimie se produit à l'intérieur de cette couche, et puis nous avons terminé. Vous n'avez qu'à le rincer, " Lyding a dit. " Vous n'avez pas besoin d'une coutume, chambre à vide coûteuse."
La prochaine étape pour l'équipe est de commencer à chercher des composés pour les jonctions qui aident à amplifier encore plus le courant.
"Maintenant que nous voyons cet effet, comment passer au niveau supérieur ? Comment pouvons-nous nous améliorer d'un autre ordre de grandeur? Nous faisons avancer ce travail au moment où nous parlons, avec des produits chimiques qui ont été synthétisés spécifiquement pour la vitesse, " dit Lyding.
