doctorat la candidate Saravana Balaji Basuvalingam du département de physique appliquée de la TU/e ​​a développé une nouvelle approche pour grandir, de manière maîtrisée et efficace, une bibliothèque de "matériaux TMC" aux propriétés diverses à basse température. Cela rapproche le monde d'un pas de plus vers le dépassement des dispositifs semi-conducteurs à base de silicium.

Alors que la quantité de données produites par l'humanité augmente de façon exponentielle, avec elle vient la demande de plus petits, des appareils électroniques plus rapides et moins chers pour traiter ces données. Pour répondre à cette demande, l'industrie des semi-conducteurs recherche en permanence des moyens de faire évoluer les dispositifs en dessous de 3 nm. Cette échelle est un obstacle important pour l'industrie, car on est proche des limites de ce qu'on peut faire avec du silicium (Si), le matériau le plus couramment utilisé pour les circuits électriques. En dessous de cette échelle, les appareils à base de silicium souffrent souvent de performances médiocres.

Certains matériaux 2D, dont le graphène peut être l'exemple le plus connu, offrir la promesse de résoudre ce problème d'échelle. La caractéristique de ces matériaux est que chaque couche d'atomes est autonome sur la couche d'atomes ci-dessous, sans aucun lien reliant les couches. Les matériaux 2-D classés comme chalcogénures de métaux de transition (TMC) ont attiré l'attention pour leurs excellentes propriétés électriques et leur épaisseur inférieure à 1 nm, permettant des performances d'appareil similaires à celles des appareils à base de silicium et un grand potentiel d'évolutivité.

Cependant, plusieurs limitations de synthèse restreignent la mise en œuvre des TMC dans l'industrie de manière rentable. Les recherches de Basuvalingam visaient à résoudre la plupart de ces limitations techniques, comme la croissance des TMC dans une zone suffisamment grande, à basse température et avec un bon contrôle des propriétés des matériaux. Faire cela, il a utilisé une approche à couche mince connue sous le nom de méthode de dépôt de couche atomique (ALD). ALD est l'une des principales méthodes pour faciliter la réduction des dimensions des dispositifs dans l'industrie des semi-conducteurs, et la méthode avait déjà été étudiée pour les TMC qui présentent des propriétés semi-conductrices.

Basuvalingam a été le premier à étudier l'ALD pour faire croître des TMC 2-D avec des propriétés à la fois semi-conductrices et métalliques dans une vaste zone à basse température, et le premier à contrôler la composition des matériaux TMC en utilisant la synthèse de couches minces. Son approche a également permis de faire croître des TMC dans une plaquette de 200 mm et de contrôler les propriétés du matériau entre le métal et le semi-conducteur.

Son travail élargit la bibliothèque de matériaux pouvant être cultivés à l'aide d'une méthode de couche mince et nous aide à nous rapprocher de plus petits, des appareils électroniques plus économiques en matériaux 2D.