FLEET Doctorant Matthias Wurdack. Crédit :Phil Dooley ANU
Une équipe internationale de scientifiques a inventé l'équivalent d'un gilet pare-balles pour des systèmes quantiques extrêmement fragiles, ce qui les rendra suffisamment robustes pour servir de base à une nouvelle génération d'électronique à faible consommation d'énergie.
Les scientifiques ont appliqué l'armure en écrasant doucement des gouttelettes de gallium métallique liquide sur les matériaux, en les enduisant d'oxyde de gallium.
La protection est cruciale pour les matériaux minces tels que le graphène, qui n'ont qu'un seul atome d'épaisseur - essentiellement bidimensionnel (2-D) - et sont donc facilement endommagés par la technologie de stratification conventionnelle, dit Matthias Wurdack, qui est l'auteur principal de la publication du groupe dans Matériaux avancés .
"Le revêtement protecteur fonctionne essentiellement comme une armure corporelle pour le matériau atomiquement mince, il protège contre les particules à haute énergie, ce qui lui causerait un préjudice important, tout en conservant pleinement ses propriétés optoélectroniques et sa fonctionnalité, " dit M. Wurdack, un doctorat étudiant au Centre de physique non linéaire (NLPC) de la Research School of Physics, et le Centre d'excellence FLEET ARC.
La nouvelle technique ouvre la voie à l'expansion d'une industrie basée sur l'électronique ultra-mince, a déclaré le chef de l'équipe de recherche, Professeur Elena Ostrovskaya, également de NLPC et FLEET.
"Les matériaux bidimensionnels ont des propriétés extraordinaires telles qu'une résistance extrêmement faible ou des interactions très efficaces avec la lumière."
"En raison de ces propriétés, ils pourraient jouer un rôle important dans la lutte contre le changement climatique."
8 % de la consommation mondiale d'électricité en 2020, était due aux technologies de l'information, y compris les ordinateurs, smartphones et grands centres de données de géants de la technologie tels que Google et Amazon. Ce chiffre devrait doubler tous les dix ans alors que la demande de services d'IA et d'appareils intelligents monte en flèche.
Cependant, ce travail promet des alternatives moins énergivores pour l'électronique et l'optoélectronique, en exploitant les performances supérieures des matériaux semi-conducteurs 2D, comme le disulfure de tungstène, qui a été utilisé dans cette étude.
Hétérostructure disulfure de tungstène / oxyde de gallium. Crédit :FLOTTE
L'utilisation de matériaux 2D pour fabriquer des appareils plus efficaces aura des avantages au-delà des émissions de carbone réduites, dit M. Wurdack.
"La technologie 2-D pourrait également permettre des capteurs super-efficaces sur les engins spatiaux, ou des processeurs dans les appareils de l'Internet des objets qui sont moins limités par la durée de vie de la batterie."
L'équipe a créé leur couche protectrice en exposant à l'air une goutte de gallium liquide, qui a immédiatement formé une couche parfaitement uniforme d'oxyde de gallium à sa surface d'à peine trois nanomètres d'épaisseur.
En écrasant la gouttelette sur le matériau 2D avec une lame de verre, la couche d'oxyde de gallium peut être transférée du gallium liquide sur toute la surface du matériau, jusqu'à des centimètres d'échelle.
Parce que cet oxyde de gallium ultrafin est un verre amorphe isolant, il conserve les propriétés optoélectroniques du semi-conducteur 2-D sous-jacent. Le verre d'oxyde de gallium peut également améliorer ces propriétés à des températures cryogéniques et protège bien contre d'autres matériaux déposés sur le dessus. Cela permet la fabrication de produits sophistiqués, dispositifs électroniques et optiques nanométriques en couches, comme les diodes électroluminescentes, lasers et transistors.
"Nous avons généré une alternative intéressante à la technologie existante qui peut être adaptée aux applications industrielles, " a déclaré M. Wurdack.
"Nous espérons trouver des partenaires industriels pour travailler avec nous pour développer une imprimante de couche de protection basée sur cette technologie, qui peut aller dans n'importe quel laboratoire, comme une machine de lithographie."
"Ce serait excitant de voir une recherche fondamentale comme celle-ci trouver sa place dans l'industrie!"
" Ultra-mince Ga
