Dans une étape vers une ère post-graphène de nouveaux matériaux pour les applications électroniques, une équipe internationale de chercheurs, y compris des scientifiques de l'Université de Californie, Bord de rivière, a trouvé une nouvelle et passionnante façon d'élucider les propriétés de nouveaux semi-conducteurs bidimensionnels. Ces matériaux ont des propriétés uniques qui promettent une meilleure intégration de la communication optique avec les dispositifs traditionnels à base de silicium.

Les chercheurs ont fabriqué un film mince à une seule couche atomique de bisulfure de molybdène (MoS 2 ) sur un substrat de niobate de lithium (LiNbO 3 ). LiNbO 3 est utilisé dans de nombreux appareils électroniques traitant des signaux à haute fréquence tels que les téléphones portables ou les installations radar. Application d'impulsions électriques au LiNbO 3 , les chercheurs ont créé des ondes sonores à très haute fréquence - "ondes acoustiques de surface" - qui courent le long de la surface de LiNbO 3 , semblables à des tremblements de terre sur terre. Téléphones portables, par exemple, utiliser les résonances de ces ondes de surface pour filtrer les signaux électriques d'une manière similaire à un verre à vin résonnant lorsqu'une voix le frappe exactement à la bonne hauteur.

Spécifiquement, l'équipe de recherche a utilisé les ondes de surface de LiNbO 3 pour écouter comment l'illumination de LiNbO 3 par la lumière laser modifie les propriétés électriques du MoS 2 .

"Le ton auquel résonne un verre à vin change au fur et à mesure que vous le remplissez. Si vous le cinglez avec une cuillère, vous pouvez entendre cette tonalité. Avec de la pratique, vous pouvez deviner au ton à quel point le verre à vin est plein sans regarder le verre, " expliqua Ludwig Bartels, un professeur de chimie qui a dirigé l'équipe à UC Riverside. "D'une manière similaire, nous pouvons "entendre" le LiNbO 3 ondes sonores et déduire la quantité de courant que la lumière laser a permis de circuler dans le MoS 2 . Nous avons également fabriqué des structures de transistors sur le MoS 2 films et prouvé qu'en effet notre analyse est correcte."

Les résultats de l'étude sont apparus en ligne la semaine dernière dans Communication Nature .

"La nature bien établie des substrats et des processus pour créer des ondes acoustiques de surface rend la nouvelle technique facile et prête à être appliquée, " dit Bartels. " En particulier, même à distance, les applications de détection sans fil semblent être à portée de main."

Le projet de recherche est le résultat d'une collaboration entre étudiants et chercheurs de l'UC Riverside et de l'Université d'Augsbourg, Allemagne.

Pour ce projet, Le laboratoire de Bartels a grandement bénéficié de l'expertise complémentaire entre les deux universités, permettant aux chercheurs d'explorer de nouvelles perspectives. La fabrication du matériel s'est déroulée à l'UCR dans le laboratoire de Bartels, suivi de l'intégration de l'appareil en Bavière.

"C'était vraiment passionnant de voir comment nos étudiants ont obtenu ces résultats fascinants en combinant les matériaux 2D de Californie et notre expertise dans les ondes acoustiques de surface, " dit Hubert Krenner, membre du Cluster of Excellence Nanosystems Initiative Munich (NIM), Allemagne, qui a dirigé le projet à l'Université d'Augsbourg avec Achim Wixforth. Edwin Preciado, étudiant diplômé de l'UCR, et Florian J. R. Schülein, récemment diplômé de l'Université d'Augsbourg, ont dirigé le projet de recherche dans les laboratoires de recherche de Bartels et Krenner, respectivement.

"La collaboration internationale et ma capacité à faire des travaux de recherche en Allemagne ont été cruciales pour la réussite de ce projet, " a déclaré Preciado. " J'ai beaucoup appris en restant quelques mois à Augsbourg. Cela m'a permis d'acquérir une expérience et des compétences que je n'aurais pas pu acquérir autrement facilement."

De même, Sébastien Marteau, un étudiant diplômé de l'Université d'Augsbourg, travaillé dans le laboratoire de Bartels cet été, fabriquant un nouveau lot d'appareils dans le prolongement du projet actuel.