Vers des semi-conducteurs 2D sans transfert
Des scientifiques développent une méthode pour faire croître des semi-conducteurs ultraminces directement sur des composants électroniques.
Une équipe de chercheurs en science des matériaux de l’Université Rice à Houston, Texas, a mis au point une nouvelle méthode permettant de faire croître des semi-conducteurs ultraminces directement sur des composants électroniques. Cette approche, décrite dans une étude publiée dans ACS Applied Electronic Materials, pourrait faciliter l’intégration de matériaux bidimensionnels dans l’électronique de nouvelle génération, l’informatique neuromorphique et d’autres technologies nécessitant des semi-conducteurs ultraminces et à grande vitesse, rapporte un communiqué en ligne de l’université.
Les chercheurs ont utilisé la technique de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) pour faire croître le diséléniure de tungstène — un semi-conducteur 2D — directement sur des électrodes en or structurées. Ils ont ensuite démontré la validité de leur approche en construisant un transistor fonctionnel servant de preuve de concept. Contrairement aux techniques conventionnelles, qui nécessitent le transfert de films 2D fragiles d’une surface à une autre, la méthode de l’équipe de Rice élimine entièrement ce processus de transfert.
« C’est la première démonstration d’une méthode sans transfert pour la croissance de dispositifs 2D », a déclaré Sathvik Ajay Iyengar, doctorant à Rice et premier auteur de l’étude avec Lucas Sassi, ancien doctorant de la même université. « C’est un pas décisif vers la réduction des températures de traitement et la mise en place d’un procédé d’intégration des semi-conducteurs 2D sans transfert. »
La fabrication conventionnelle des dispositifs exige de faire croître le semi-conducteur 2D séparément — généralement à des températures très élevées — puis de le transférer à l’aide d’une série d’étapes. Bien que les matériaux 2D promettent de surpasser le silicium sur certains aspects, leur passage du laboratoire aux applications industrielles reste difficile, en grande partie à cause de leur fragilité lors du processus de transfert.
Ce processus de transfert peut altérer le matériau et dégrader ses performances, explique Iyengar, membre du groupe de recherche de Pulickel Ajayan à Rice.
L’équipe de Rice a optimisé les précurseurs afin d’abaisser la température de synthèse du semi-conducteur 2D et a démontré qu’il croît de manière contrôlée et directionnelle, selon le communiqué en ligne.
« Comprendre comment ces semi-conducteurs 2D interagissent avec les métaux, en particulier lorsqu’ils sont cultivés in situ, est extrêmement précieux pour la fabrication de dispositifs futurs et leur mise à l’échelle », a déclaré Pulickel Ajayan, professeur Benjamin M. et Mary Greenwood Anderson en ingénierie, et professeur de science des matériaux et de nano-ingénierie à Rice.
Le succès de la méthode repose sur la forte interaction entre le métal et le matériau 2D durant la croissance.
« L’absence de méthodes fiables, sans transfert, pour la croissance des semi-conducteurs 2D a constitué un obstacle majeur à leur intégration dans l’électronique pratique », a souligné Lucas Sassi. « Ce travail pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour l’utilisation de matériaux atomiquement minces dans les transistors de nouvelle génération, les cellules solaires et d’autres technologies électroniques. »
