Ce diagramme illustre l'effet des ions hélium sur les propriétés mécaniques et électriques du ferroélectrique en couches :a.) Domaines de disparition dans la zone exposée; au fur et à mesure que le monticule se forme, les régions jaunes (ferroélectricité) disparaissent progressivement; b.) Propriétés mécaniques du matériau ; les couleurs plus chaudes indiquent les zones dures, les couleurs froides indiquent les zones molles; c.) Amélioration de la conductivité ; les couleurs plus chaudes montrent des zones isolantes, les couleurs plus froides montrent des zones plus conductrices. Crédit :ORNL
Les appareils électroniques bidimensionnels pourraient se rapprocher de leur promesse ultime de faible puissance, haute efficacité et flexibilité mécanique avec une technique de traitement développée au laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie.
Une équipe dirigée par Olga Ovchinnikova du Centre de la division des sciences des matériaux en nanophase de l'ORNL a utilisé un microscope à ions hélium, une "sableuse à l'échelle atomique, " sur une surface ferroélectrique en couches d'un thiophosphate d'indium de cuivre en vrac. Le résultat, détaillé dans le journal Matériaux et interfaces appliqués ACS , est une découverte surprenante d'un matériau aux propriétés adaptées potentiellement utiles pour les téléphones, photovoltaïque, électronique et écrans flexibles.
« Notre méthode ouvre la voie à l'écriture directe et à l'édition de circuits sur du matériel 2D sans les processus lithographiques complexes à la pointe de la technologie en plusieurs étapes, " a déclaré Ovchinnikova.
Elle et son collègue Alex Belianinov ont noté que si le microscope à ions hélium est généralement utilisé pour couper et façonner la matière, ils ont démontré qu'il peut également être utilisé pour contrôler la distribution des domaines ferroélectriques, améliorer la conductivité et développer des nanostructures. Leurs travaux pourraient ouvrir la voie au remplacement du silicium comme choix pour les semi-conducteurs dans certaines applications.
"Tout le monde cherche le prochain matériau - celui qui remplacera le silicium pour les transistors, " dit Belianinov, l'auteur principal. « Les appareils 2D se distinguent par leur faible consommation d'énergie et leur fabrication plus facile et moins coûteuse sans nécessiter de produits chimiques agressifs potentiellement nocifs pour l'environnement. »
Réduire la consommation d'énergie en utilisant des appareils basés sur 2D pourrait être aussi important que d'améliorer les performances de la batterie. "Imaginez avoir un téléphone que vous n'avez pas à recharger mais une fois par mois, " a déclaré Ovchinnikova.
