Prospective : Une équipe internationale de scientifiques a publié des recherches sur une nouvelle façon de développer des matériaux 2D à l’aide d’une méthode qui pourrait commercialiser l’électronique à base de transistors 2D plus tôt que tard.

La loi de Moore n’est pas encore morte, et elle pourrait bientôt reprendre vie grâce aux recherches révolutionnaires d’une équipe internationale et multi-institutionnelle de scientifiques. À la recherche de nouvelles méthodes pour développer des matériaux 2D, les chercheurs ont apparemment développé un processus de croissance « prometteur » qui pourrait alimenter l’électronique de nouvelle génération.

Intel et d’autres sociétés technologiques travaillent d’arrache-pied pour fabriquer la première puce contenant un billion de transistors, et ils étudient tous de nouveaux matériaux et composés d’une seule épaisseur d’atome (c’est-à-dire « 2D ») comme alternative possible au silicium pour la production dudit transistors.

Dirigé par Sang-Hoon Bae, professeur adjoint de génie mécanique et de science des matériaux à la McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington à St. Louis, et deux autres chercheurs, le nouveau travail comprend deux percées techniques qui rendraient les appareils électroniques « plus rapides et utiliseraient moins d’énergie ».

La recherche a été publié dans Nature, et il conçoit une méthode de croissance qui peut « surmonter trois défis extrêmement difficiles pour créer les nouveaux matériaux ». Ces défis incluent la sécurisation de la monocristallinité à l’échelle de la plaquette, la prévention de l’épaisseur irrégulière pendant la croissance à l’échelle de la plaquette, les hétérostructures verticales à l’échelle de la plaquette.

Alors que les matériaux 3D utilisés pour fabriquer les transistors traditionnels passent par un processus de rugosité et de lissage pour devenir un matériau à surface uniforme, les chercheurs disent que les matériaux 2D ne le peuvent pas et que le résultat final est donc une surface inégale qui « rend difficile d’avoir un grand- échelle, matériel 2D uniforme et de haute qualité. »

En concevant une nouvelle « structure géométriquement confinée qui facilite le contrôle cinétique des matériaux 2D », les scientifiques ont apparemment été en mesure de résoudre « tous les grands défis de la croissance de matériaux 2D de haute qualité ». Une autre percée technique est la démonstration d’un « TMD à hétérojonction à domaine unique à l’échelle de la tranche ». Les chercheurs ont utilisé divers substrats et composés chimiques pour confiner la croissance des noyaux, en utilisant lesdits substrats comme une barrière physique qui « empêche la formation d’épitaxie latérale et force la croissance verticale ».

Selon Sang-Hoon Bae, la nouvelle technique de croissance confinée « peut apporter toutes les grandes découvertes en physique des matériaux 2D au niveau de la commercialisation en permettant la construction d’hétérojonctions couche par couche à domaine unique à l’échelle de la tranche ».

Cette nouvelle réalisation établira une base solide pour que les matériaux 2D s’intègrent dans les environnements industriels, accélérant la création de nouveaux procédés de fabrication pour les transistors 2D. Bae a déclaré que d’autres chercheurs étudient déjà ce nouveau matériau à de très petites tailles de dizaines à des centaines de micromètres.