Ashutosh Tiwari, professeur agrégé de science des matériaux et d'ingénierie à l'Université de l'Utah, brandit un substrat recouvert d'un matériau 2-D nouvellement découvert fait d'étain et d'oxygène. Tiwari et son équipe ont découvert ce nouveau matériau, monoxyde d'étain, ce qui permet aux charges électriques de se déplacer beaucoup plus rapidement que les matériaux 3-D courants tels que le silicium. Cette percée dans les matériaux semi-conducteurs pourrait conduire à des ordinateurs et des appareils mobiles beaucoup plus rapides tels que les smartphones qui fonctionnent également avec moins d'énergie et avec moins de chaleur. Crédit :Dan Hixson/Université de l'Utah College of Engineering
Les ingénieurs de l'Université de l'Utah ont découvert un nouveau type de matériau semi-conducteur 2D pour l'électronique qui ouvre la porte à des ordinateurs et des smartphones beaucoup plus rapides qui consomment également beaucoup moins d'énergie.
Le semi-conducteur, composé des éléments étain et oxygène, ou monoxyde d'étain (SnO), est une couche de matériau 2D d'une épaisseur d'un atome seulement, permettant aux charges électriques de se déplacer beaucoup plus rapidement que les matériaux 3D conventionnels tels que le silicium. Ce matériau pourrait être utilisé dans les transistors, l'élément vital de tous les appareils électroniques tels que les processeurs d'ordinateur et les processeurs graphiques dans les ordinateurs de bureau et les appareils mobiles. Le matériau a été découvert par une équipe dirigée par le professeur agrégé de science des matériaux et d'ingénierie de l'Université de l'Utah, Ashutosh Tiwari.
Un article décrivant la recherche a été publié en ligne lundi, 15 février 2016 dans la revue, Matériaux électroniques avancés . Le papier, qui sera également la couverture de la version imprimée du journal, a été co-écrit par K. J. Saji et Kun Tian, doctorants en sciences des matériaux et en génie de l'Utah, et Michael Snure du Wright-Patterson Air Force Research Lab près de Dayton, Ohio.
Les transistors et autres composants utilisés dans les appareils électroniques sont actuellement constitués de matériaux 3D tels que le silicium et se composent de plusieurs couches sur un substrat de verre. Mais l'inconvénient des matériaux 3D est que les électrons rebondissent à l'intérieur des couches dans toutes les directions.
L'avantage des matériaux 2D, qui est un nouveau domaine de recherche passionnant qui s'est ouvert il y a seulement cinq ans environ, est que le matériau est constitué d'une seule couche de l'épaisseur d'un ou deux atomes. Par conséquent, les électrons "ne peuvent se déplacer que dans une seule couche donc c'est beaucoup plus rapide, " dit Tiwari.
Ashutosh Tiwari, professeur agrégé de science des matériaux et d'ingénierie de l'Université de l'Utah, se tient dans son laboratoire où lui et son équipe ont découvert un nouveau matériau semi-conducteur 2D composé d'étain et d'oxygène. Ce nouveau matériau permet aux charges électriques de se déplacer beaucoup plus rapidement que les matériaux 3-D courants tels que le silicium. Cette percée dans les matériaux semi-conducteurs pourrait conduire à des ordinateurs et des appareils mobiles beaucoup plus rapides tels que les smartphones qui fonctionnent également avec moins d'énergie et avec moins de chaleur. Crédit :Dan Hixson/Université de l'Utah College of Engineering
Alors que les chercheurs dans ce domaine ont récemment découvert de nouveaux types de matériaux 2D tels que le graphène, bisulfure de molybdène et borophène, ils ont été des matériaux qui permettent uniquement le mouvement de type N, ou négatif, électrons. Pour créer un appareil électronique, cependant, vous avez besoin d'un matériau semi-conducteur qui permet le mouvement des électrons négatifs et des charges positives appelés "trous". Le monoxyde d'étain découvert par Tiwari et son équipe est le premier matériau semi-conducteur 2D stable de type P jamais existant.
« Maintenant, nous avons tout :nous avons des semi-conducteurs 2D de type P et des semi-conducteurs 2D de type N, " dit-il. " Maintenant, les choses vont avancer beaucoup plus rapidement. "
Maintenant que Tiwari et son équipe ont découvert ce nouveau matériau 2D, elle peut conduire à la fabrication de transistors encore plus petits et plus rapides que ceux utilisés aujourd'hui. Un processeur informatique est composé de milliards de transistors, et plus il y a de transistors emballés dans une seule puce, plus le processeur peut devenir puissant.
Les transistors fabriqués avec le matériau semi-conducteur de Tiwari pourraient conduire à des ordinateurs et des smartphones plus de 100 fois plus rapides que les appareils ordinaires. Et parce que les électrons se déplacent à travers une couche au lieu de rebondir dans un matériau 3D, il y aura moins de frictions, ce qui signifie que les processeurs ne deviendront pas aussi chauds que les puces informatiques normales. Ils nécessiteront également beaucoup moins d'énergie pour fonctionner, une aubaine pour les appareils électroniques mobiles qui doivent fonctionner sur batterie. Tiwari dit que cela pourrait être particulièrement important pour les dispositifs médicaux tels que les implants électroniques qui fonctionneront plus longtemps avec une seule charge de batterie.
"Le terrain est très chaud en ce moment, et les gens s'y intéressent beaucoup, " dit Tiwari. " Donc, dans deux ou trois ans, nous devrions voir au moins un prototype d'appareil. "
