Après une décennie de recherches intensives sur le graphène et les matériaux bidimensionnels, un nouveau matériau semi-conducteur présente un potentiel pour l'avenir de l'électronique ultra-rapide.

Le nouveau semi-conducteur nommé séléniure d'indium (InSe) n'a que quelques atomes d'épaisseur, de la même manière que le graphène. La recherche a été rapportée dans Nature Nanotechnologie cette semaine par des chercheurs de l'Université de Manchester et leurs collègues de l'Université de Nottingham.

Le graphène n'a qu'un atome d'épaisseur et possède des propriétés électroniques inégalées, ce qui a conduit à des suggestions largement diffusées sur son utilisation dans les futurs circuits électroniques.

Malgré toutes ses propriétés superlatives, le graphène n'a pas de trou d'énergie. Il se comporte plus comme un métal que comme un semi-conducteur normal, frustrant son potentiel pour les applications de type transistor.

La nouvelle recherche montre que les cristaux d'InSe ne peuvent avoir que quelques atomes d'épaisseur, presque aussi mince que le graphène. Il a été démontré que l'InSe avait une qualité électronique supérieure à celle du silicium qui est omniprésent dans l'électronique moderne.

Surtout, contrairement au graphène mais similaire au silicium, L'InSe ultra-mince a un large gap énergétique permettant aux transistors d'être facilement allumés et éteints, permettant des appareils électroniques ultra-rapides de nouvelle génération.

Combiner le graphène avec d'autres nouveaux matériaux, qui ont individuellement d'excellentes caractéristiques complémentaires aux propriétés extraordinaires du graphène, a donné lieu à des développements scientifiques passionnants et pourrait produire des applications encore au-delà de notre imagination.

Monsieur André Geim, l'un des auteurs de cette étude et lauréat du prix Nobel de physique pour la recherche sur le graphène, estime que les nouvelles découvertes pourraient avoir un impact significatif sur le développement de l'électronique future.

"L'InSe ultra-mince semble offrir le juste milieu entre le silicium et le graphène. Semblable au graphène, InSe offre un corps naturellement fin, permettant une mise à l'échelle aux vraies dimensions nanométriques. Semblable au silicium, InSe est un très bon semi-conducteur."

Les chercheurs de Manchester ont dû surmonter un problème majeur pour créer des dispositifs InSe de haute qualité. Être si mince, L'InSe est rapidement endommagé par l'oxygène et l'humidité présents dans l'atmosphère. Pour éviter de tels dommages, les appareils ont été préparés dans une atmosphère d'argon à l'aide de nouvelles technologies développées au National Graphene Institute.

Cela a permis pour la première fois des films d'InSe de haute qualité atomiquement minces. La mobilité électronique à température ambiante a été mesurée à 2, 000 cm ² /Vs, nettement plus élevé que le silicium. Cette valeur augmente plusieurs fois à des températures plus basses.

Les expériences actuelles ont produit le matériau de plusieurs micromètres de taille, comparable à la section transversale d'un cheveu humain. Les chercheurs pensent qu'en suivant les méthodes maintenant largement utilisées pour produire des feuilles de graphène de grande surface, L'InSe pourrait également être produit prochainement à un niveau commercial.

Co-auteur de l'article Professeur Vladimir Falko, Le directeur du National Graphene Institute a déclaré :« La technologie que le NGI a développée pour séparer les couches atomiques de matériaux en cristaux bidimensionnels de haute qualité offre de grandes opportunités pour créer de nouveaux systèmes de matériaux pour les applications optoélectroniques. Nous sommes constamment à la recherche de nouveaux matériaux en couches. essayer."

L'InSe ultra-mince fait partie d'une famille croissante de cristaux bidimensionnels qui ont une variété de propriétés utiles en fonction de leur structure, épaisseur et composition chimique.

Actuellement, la recherche sur le graphène et les matériaux bidimensionnels connexes est le domaine de la science des matériaux à la croissance la plus rapide qui relie la science et l'ingénierie.