Des chercheurs de l'Université d'Exeter ont développé une technique innovante qui pourrait aider à créer la prochaine génération d'électronique flexible au quotidien.

Une équipe d'experts en ingénierie a mis au point une nouvelle façon de faciliter la production d'hétérostructures de van der Waals avec des assemblages diélectriques à K élevé de matériaux cristallins bidimensionnels (2D) atomiquement minces.

Un de ces matériaux 2-D est le graphène, qui comprend une structure en nid d'abeille d'atomes de carbone d'une épaisseur d'un seul atome.

Alors que les avantages des hétérostructures de van der Waals sont bien documentés, leur développement a été limité par les méthodes de production compliquées.

Maintenant, l'équipe de recherche a développé une nouvelle technique qui permet à ces structures d'atteindre une échelle de tension appropriée, des performances améliorées et le potentiel de nouvelles, fonctionnalités ajoutées en incorporant un diélectrique d'oxyde à K élevé.

La recherche pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de composants électroniques fondamentaux flexibles.

La recherche est publiée dans la revue Avancées scientifiques .

Dr Freddie Withers, co-auteur de l'article et de l'Université d'Exeter a déclaré :"Notre méthode pour intégrer un diélectrique à K élevé inscriptible au laser dans divers dispositifs d'hétérostructure van der Waals sans endommager les matériaux monocouches 2-D voisins ouvre la porte à de futurs van der flexibles pratiques appareils Waals tels que, transistors à effet de champ, souvenirs, photodétecteurs et LED qui fonctionnent dans la gamme 1-2 volts"

La quête de développement de dispositifs microélectroniques de plus en plus petits sous-tend les progrès de l'industrie mondiale des semi-conducteurs – un ensemble d'entreprises qui comprend les géants de la technologie et de la communication Samsung et Toshiba – a été entravée par les effets de la mécanique quantique.

Cela signifie qu'à mesure que l'épaisseur des isolants conventionnels est réduite, la facilité avec laquelle les électrons peuvent s'échapper à travers les films.

Afin de continuer à faire évoluer les appareils toujours plus petits, les chercheurs envisagent de remplacer les isolants conventionnels par des oxydes à constante diélectrique élevée (k élevé). Cependant, les méthodes de dépôt d'oxyde à k élevé couramment utilisées ne sont pas directement compatibles avec les matériaux 2D.

Les dernières recherches décrivent une nouvelle méthode pour intégrer un système multifonctionnel, oxyde à haute teneur en K nanométrique, uniquement à l'intérieur des dispositifs de van der Waals sans dégrader les propriétés des matériaux 2D voisins.

Cette nouvelle technique permet la création d'une multitude de dispositifs nanoélectroniques et optoélectroniques fondamentaux, notamment des transistors au graphène à double grille, et des transistors à effet tunnel verticaux d'émission et de détection de lumière.

Le Dr Withers a ajouté :« Le fait que nous commencions avec un semi-conducteur 2-D en couches et que nous le convertissions chimiquement en son oxyde à l'aide d'une irradiation laser permet d'obtenir des interfaces de haute qualité qui améliorent les performances de l'appareil.

"Ce qui est particulièrement intéressant pour moi, c'est que nous avons constaté que ce processus d'oxydation du parent HfS2 se déroule sous irradiation laser même lorsqu'il est pris en sandwich entre 2 matériaux 2D voisins. Cela indique que l'eau doit voyager entre les interfaces pour que la réaction se produise. "

Un diélectrique inscriptible au laser à K élevé pour la nano-électronique de van der Waals est publié dans Avancées scientifiques .