Des chercheurs en ingénierie ont développé un processus d'impression 2D utilisant des métaux liquides qui, selon eux, pourrait créer de nouvelles façons de créer du matériel informatique plus avancé et plus économe en énergie, fabriqué à l'échelle nanométrique.

Ce processus intervient dans un contexte de demande mondiale croissante de dispositifs de mémoire, dont la production et l'utilisation nécessitent d'importantes quantités d'énergie.

"Réduire la température à laquelle le zirconium et l'hafnium deviennent liquides est crucial pour développer des appareils électriques moins coûteux, car beaucoup moins d'énergie est nécessaire", a déclaré le Dr Mohammad Ghasemian, l'auteur principal de l'étude de l'École de génie chimique et biomoléculaire.

Développé par des ingénieurs de l'Université de Sydney et publié dans Small , les chercheurs ont d'abord combiné l'étain, le zirconium et le hafnium dans un rapport précis. Cela a permis à l'alliage de fondre en dessous de 500 °C, bien en dessous des points de fusion individuels du zirconium (1 852 °C) et du hafnium (2 227 °C).

L'alliage de métal liquide possède une fine couche d'oxyde ou « croûte » tout en conservant un centre liquide. Il est utilisé pour récolter les nanofeuilles ultra-minces d'oxyde d'étain dopées à l'oxyde de hafnium et de zirconium.

"L'étain est abondant, peu coûteux et peut être utilisé à grande échelle pour la fabrication de semi-conducteurs, de transistors et de puces mémoire critiques", a déclaré le Dr Ghasemian.

"Bien que l'oxyde d'hafnium et de zirconium soit un matériau ferroélectrique bien connu utilisé dans des applications à l'échelle nanométrique, comme les dispositifs de mémoire et les capteurs, l'obtention de nanofeuilles à l'aide de techniques conventionnelles est à la fois difficile et coûteuse", a-t-il déclaré.

L’application de l’alliage étain-zirconium-hafnium a permis à l’équipe de récolter la couche nano-mince d’oxyde d’étain dopée à l’oxyde de hafnium et de zirconium par exfoliation (en la soulevant de sa surface liquide) afin qu’elle puisse ensuite être imprimée en 2D sur un substrat sous forme de nanofeuilles ferroélectriques. Ces feuilles sont conçues pour constituer la base du matériel informatique de nouvelle génération, des semi-conducteurs aux puces mémoire.

"Pensez-y comme à une bille recouverte d'encre", a déclaré le Dr Ghasemian. "L'alliage est comme un solvant qui nous permet d'éliminer cette encre et de l'utiliser ensuite pour l'impression. Notre procédé nous permet de récolter cette précieuse couche de croûte et de la transformer en feuilles ultra-fines, qui sont ensuite utilisées pour fabriquer des produits électroniques."

"Cela pourrait constituer une nouvelle source de matériaux 2D fonctionnels qui ne sont pas accessibles par les méthodes conventionnelles. Ce processus nous permet d'introduire de la ferroélectricité dans des oxydes métalliques 2D beaucoup plus petits, permettant ainsi le développement de la nanoélectronique de nouvelle génération à basse température."

Plus d'informations : Mohammad B. Ghasemian et al, Asymétrie induite par dopage par métal liquide dans les oxydes métalliques bidimensionnels, Petit (2024). DOI : 10.1002/smll.202309924

Informations sur le journal : Petit

Fourni par l'Université de Sydney