Transistors du futur : des scientifiques créent une couche ultra-fine à l'échelle atomique

Selon Ixbt.com, des chercheurs taïwanais ont réalisé une avancée majeure dans la microélectronique moderne en développant une couche tampon ultra-fine capable de résoudre l'un des problèmes fondamentaux des transistors basés sur des semi-conducteurs bidimensionnels. Avec une épaisseur de seulement 0,42 nm, cette couche d'oxyde d'aluminium, composée de quelques atomes, permet de placer l'isolant aussi près que possible du canal conducteur. Cette technologie pourrait constituer une étape cruciale vers la création de puces à l'échelle atomique. C'est ce que rapporte Ixbt.com rapporte .

Il est bien connu que, dans un contexte où la miniaturisation des éléments traditionnels à base de silicium devient de plus en plus difficile, les semi-conducteurs bidimensionnels tels que le disulfure de molybdène (MoS₂), dont l'épaisseur est égale à une couche atomique, sont considérés comme une alternative prometteuse. Dans un transistor classique, la grille contrôle le mouvement des électrons le long du canal semi-conducteur, séparés par un diélectrique agissant comme isolant électrique. Plus cette couche est fine, meilleur est le contrôle du courant par la grille.

Le défi majeur de l'électronique bidimensionnelle

Cependant, la particularité du matériau MoS₂ est qu'il ne possède pratiquement aucune liaison chimique libre à sa surface. Par conséquent, les diélectriques traditionnels peinent à former un revêtement fin et uniforme sur celui-ci. Il en résulte des défauts microscopiques entraînant des fuites de courant.

De plus, les perturbations à l'interface entre les deux matériaux entravent le mouvement des électrons et dégradent considérablement les caractéristiques globales du transistor. Les scientifiques ont réussi à résoudre ce problème complexe grâce à une sorte d'« apprêt » au niveau atomique.

Une nouvelle technologie et ses capacités

Initialement, les chercheurs ont déposé une couche d'aluminium d'environ 0,3 nm sur la surface du MoS₂, puis l'ont soigneusement oxydée. Il en a résulté une couche d'oxyde d'aluminium homogène de 0,42 nm. Grâce à cela, les scientifiques ont réussi à remplir simultanément trois objectifs contradictoires.

Premièrement, le diélectrique principal se forme de manière plus uniforme et sans trous. Deuxièmement, la couche tampon protège efficacement le canal semi-conducteur des défauts électriques. Les structures expérimentales testées ont montré une bonne efficacité tout en maintenant un faible niveau de fuite de courant.

Néanmoins, la production de masse est encore lointaine. La technologie nécessite le transfert de couches de MoS₂ et un traitement sous vide ultra-poussé. Selon les experts, à mesure que les transistors se rapprochent des dimensions atomiques, le contrôle des interfaces au niveau des atomes individuels devient aussi crucial que la découverte des matériaux eux-mêmes.