Les chercheurs de Purdue Wenzhuo Wu et Peide Ye ont récemment découvert le tellurène, un matériau bidimensionnel qu'ils ont fabriqué dans une solution, qui a ce qu'il faut pour rendre l'électronique à grande vitesse plus rapide. Crédit :Image de l'Université Purdue/Vincent Walter
Les chercheurs de Purdue ont découvert un nouveau matériau bidimensionnel, dérivé de l'élément rare tellure, pour fabriquer des transistors qui transportent mieux un courant dans une puce informatique.
La découverte s'ajoute à une liste extrêmement mince, matériaux bidimensionnels que les ingénieurs ont essayé d'utiliser pour améliorer la vitesse de fonctionnement des transistors d'une puce, qui permet ensuite de traiter plus rapidement les informations dans les appareils électroniques, tels que les téléphones et les ordinateurs, et les technologies de défense comme les capteurs infrarouges.
Autres matériaux bidimensionnels, comme le graphène, phosphore noir et silicène, ont manqué soit de stabilité à température ambiante, soit des approches de production réalisables requises pour nanofabriquer des transistors efficaces pour des dispositifs à plus grande vitesse.
"Tous les transistors doivent envoyer un courant important, ce qui se traduit par une électronique à grande vitesse, " dit Peide Ye, Richard J. et Mary Jo Schwartz de Purdue, professeur de génie électrique et informatique. "Les fils unidimensionnels qui composent actuellement les transistors ont des sections transversales très petites. Mais un matériau bidimensionnel, agissant comme un drap, peut envoyer un courant sur une plus grande surface."
Tellurène, un film bidimensionnel que les chercheurs ont trouvé dans l'élément tellure, atteint une stabilité, structure de transistor en forme de feuille avec des "porteurs" se déplaçant plus rapidement, c'est-à-dire des électrons et les trous qu'ils laissent à leur place. Malgré la rareté du tellure, les avantages du tellurène rendraient les transistors fabriqués à partir de matériaux bidimensionnels plus faciles à produire à plus grande échelle. Les chercheurs détaillent leurs découvertes dans Nature Électronique .
Une petite quantité de tellurène bidimensionnel, dérivé de l'élément rare tellure, peut rendre les transistors à puce informatique à la fois plus évolutifs et plus efficaces. Crédit :Image de l'Université Purdue/Vincent Walter
"Même si le tellure n'est pas abondant sur la croûte terrestre, nous n'avons besoin que d'un peu d'être synthétisé par une méthode de solution. Et au sein d'un même lot, nous avons un rendement de production très élevé de matériaux telluriques bidimensionnels, " a déclaré Wenzhuo Wu, professeur adjoint à l'École de génie industriel de Purdue. "Vous agrandissez simplement le conteneur qui contient la solution, donc la productivité est élevée."
Étant donné que l'électronique est généralement utilisée à température ambiante, les transistors au tellurène naturellement stables à cette température sont plus pratiques et plus économiques que d'autres matériaux bidimensionnels qui ont nécessité une chambre à vide ou une température de fonctionnement basse pour obtenir une stabilité et des performances similaires.
Les plus gros flocons de cristal de tellurène signifient également moins de barrières entre les flocons et le mouvement des électrons - un problème avec les plus nombreux, des flocons plus petits d'autres matériaux bidimensionnels.
"Une mobilité élevée des porteurs à température ambiante signifie des applications plus pratiques, " Dit Ye. Les électrons et les trous se déplaçant plus rapidement conduisent alors à des courants plus élevés à travers une puce.
Les chercheurs prévoient que parce que le tellurène peut se développer de lui-même sans l'aide d'aucune autre substance, le matériau pourrait éventuellement trouver une utilisation dans d'autres applications au-delà des transistors à puce informatique, tels que les dispositifs imprimés flexibles qui convertissent les vibrations mécaniques ou la chaleur en électricité.
"Le tellurène est un matériau multifonctionnel, et Purdue est le berceau de ce nouveau matériau, " a déclaré Wu. " À notre avis, c'est beaucoup plus proche de la production évolutive de matériaux bidimensionnels avec des propriétés contrôlées pour des technologies pratiques."
