Réduire encore plus les semi-conducteurs permettrait une toute nouvelle révolution du silicium. Mais parce que c'est impossible, le prochain meilleur espoir est d'intégrer des semi-conducteurs avec des matériaux atomiquement minces en 2D, comme le graphène, sur lesquels des circuits peuvent être créés à une échelle incroyablement petite. Une équipe de recherche rapporte une nouvelle méthode pour faire fonctionner cette combinaison notoirement difficile à l'échelle industrielle.

La technique a été signalée aujourd'hui dans Communication Nature par des chercheurs du KTH Royal Institute of Technology de Stockholm, en collaboration avec l'Université RWTH d'Aix-la-Chapelle, Universität der Bundeswehr München, AMO GmbH et Protemics GmbH, en Allemagne.

Un fiable, Une méthode industriellement évolutive d'intégration de matériaux 2D tels que le graphène avec des semi-conducteurs en silicium aiderait à réduire l'échelle de l'électronique et ouvrirait la voie à de nouvelles capacités pour la technologie des capteurs et la photonique.

Cependant, l'intégration de matériaux 2D au semi-conducteur ou à un substrat avec électronique intégrée se heurte à un certain nombre de défis. "Il y a toujours cette étape critique du transfert d'un substrat de croissance spécial au substrat final sur lequel vous construisez des capteurs ou des composants, " dit Arne Quellmalz, chercheur en microsystèmes photoniques au KTH.

« Vous voudrez peut-être combiner un photodétecteur au graphène pour la communication optique sur puce avec une électronique de lecture en silicium, " dit Quellmalz. " Mais les températures de croissance de ces matériaux sont trop élevées, vous ne pouvez donc pas le faire directement sur le substrat de l'appareil."

Les méthodes expérimentales de transfert de matériau 2D cultivé vers l'électronique souhaitée ont été confrontées à un certain nombre de lacunes, telles que la dégradation du matériau et de ses propriétés de transport électronique, ou par contamination du matériau.

Quellmalz dit que la solution réside dans les boîtes à outils existantes de la fabrication de semi-conducteurs :utiliser un matériau diélectrique standard appelé bisbenzocyclobutène (BCB), ainsi qu'un équipement de collage de plaquettes conventionnel.

"Nous collons essentiellement les deux plaquettes avec une résine en BCB, " dit-il. " Nous chauffons la résine, jusqu'à ce qu'il devienne visqueux comme du miel, et pressez le matériau 2D contre lui."

À température ambiante, la résine devient solide et forme une connexion stable entre le matériau 2-D et la plaquette, il dit. "Pour empiler des matériaux, nous répétons les étapes de chauffage et de pressage. La résine redevient visqueuse et se comporte comme un coussin, ou un lit à eau, qui supporte l'empilement de couches et s'adapte à la surface du nouveau matériau 2D."

Les chercheurs ont démontré le transfert de graphène et de bisulfure de molybdène (MoS 2 ), en tant que représentant des dichalcogénures de métaux de transition, et du graphène empilé avec du nitrure de bore hexagonal (hBN) et du MoS 2 aux hétérostructures. Toutes les couches et hétérostructures transférées auraient été de haute qualité, C'est, ils présentaient une couverture uniforme sur des plaquettes de silicium allant jusqu'à 100 millimètres et présentaient peu de contraintes dans les matériaux 2D transférés, le papier indique.