Les percées de la microélectronique moderne dépendent de la compréhension et de la manipulation du mouvement des électrons dans le métal. Réduire l'épaisseur des tôles à l'ordre du nanomètre peut permettre un contrôle précis sur la façon dont les électrons du métal se déplacent. Ce faisant, on peut conférer des propriétés qui ne sont pas observées dans les métaux en vrac, telles que la conduction ultrarapide de l'électricité. Maintenant, des chercheurs de l'Université d'Osaka et des partenaires collaborateurs ont synthétisé une nouvelle classe de super-réseaux nanostructurés. Cette étude permet un degré inhabituellement élevé de contrôle sur le mouvement des électrons dans les semi-conducteurs métalliques, ce qui promet d'améliorer la fonctionnalité des technologies quotidiennes.

Le réglage précis de l'architecture des nanofeuilles métalliques, et ainsi la facilitation des fonctionnalités microélectroniques avancées, reste une ligne de travail en cours dans le monde entier. En fait, plusieurs prix Nobel ont été décernés sur ce sujet. Les chercheurs synthétisent classiquement des super-réseaux nanostructurés - des couches de métaux alternant régulièrement, prises en sandwich - à partir de matériaux de même dimension; par exemple, des feuilles 2D en sandwich. Un aspect clé du travail des chercheurs actuels est sa fabrication facile de super-réseaux hétérodimensionnels; par exemple, des chaînes de nanoparticules 1D prises en sandwich dans des nanofeuilles 2D.

"Les super-réseaux hétérodimensionnels à l'échelle nanométrique sont généralement difficiles à préparer, mais peuvent présenter des propriétés physiques précieuses, telles que la conductivité électrique anisotrope", explique Yung-Chang Lin, auteur principal. "Nous avons développé un moyen polyvalent de préparer de telles structures, et ce faisant, nous allons inspirer la synthèse d'une large gamme de superstructures personnalisées."

Les chercheurs ont utilisé le dépôt chimique en phase vapeur, une technique de nanofabrication courante dans l'industrie, pour préparer des super-réseaux à base de vanadium. Ces semi-conducteurs magnétiques présentent ce que l'on appelle un effet Hall anormal anisotrope (AHE), c'est-à-dire une accumulation de charge focalisée directionnellement dans des conditions de champ magnétique dans le plan (dans lesquelles l'effet Hall conventionnel n'est pas observé). Habituellement, l'AHE n'est observé qu'à des températures ultra-basses. Dans la présente recherche, l'AHE a été observé à température ambiante et plus, jusqu'à environ au moins le point d'ébullition de l'eau. La génération de l'AHE à des températures pratiques facilitera son utilisation dans les technologies de tous les jours.

"Une promesse clé de la nanotechnologie est sa fourniture de fonctionnalités que vous ne pouvez pas obtenir à partir de matériaux en vrac", déclare Lin. "Notre démonstration d'un effet Hall anormal non conventionnel à température ambiante et au-dessus ouvre une multitude de possibilités pour la future technologie des semi-conducteurs, toutes accessibles par des processus de nanofabrication conventionnels."

Le présent travail contribuera à améliorer la densité de stockage des données, l'efficacité de l'éclairage et la vitesse des appareils électroniques. En contrôlant avec précision l'architecture à l'échelle nanométrique des métaux couramment utilisés dans l'industrie, les chercheurs fabriqueront une technologie polyvalente unique qui surpasse la fonctionnalité des matériaux naturels.

L'article, « Super-réseau hétérodimensionnel avec effet Hall anormal à température ambiante », a été publié dans Nature . + Explorer plus loin

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