Dans le domaine des technologies émergentes, des chercheurs ont découvert une solution à un problème majeur qui entravait le développement de semi-conducteurs 2D de haute qualité. Ces derniers sont essentiels pour la nouvelle génération d’appareils électroniques, y compris l’intelligence artificielle et l’internet des objets.
Le diéléniure de tungstène (un semi-conducteur) s’est révélé prometteur en tant que matériau potentiel pour les transistors à nano-feuillets. Les transistors à nano-feuillets sont des dispositifs électroniques utilisant des couches de matériaux de taille atomique pour contrôler le flux de courant.
Depuis l’adoption du CHIPS and Science Act aux États-Unis l’année dernière, cette recherche a gagné en importance. Cette loi vise à renforcer les efforts américains en vue de la relocalisation de la production de la technologie des semi-conducteurs.
La synthèse d’une surface de 8 à 12 pouces de saphir avec une seule couche de diséléniure de tungstène de trois atomes d’épaisseur s’est avérée difficile.
Table des matières
- Synthèse et défis du diéléniure de tungstène
- Découvertes récentes sur la structure des cristaux
- Confirmation de la théorie et impact futur
- En conclusion
Synthèse et défis du diéléniure de tungstène
Le matériau des « jumeaux miroirs » présente un défaut qui pose problème. Ces jumeaux en bordure de miroir sont formés à partir de cristaux de diéléniure de tungstène (TDS), orientés sur les côtés opposés du saphir. Ce défaut disperse les électrons qui traversent la feuille 2D, réduisant ainsi ses performances.
Dans l’article de Nature Nanotechnology, les chercheurs du 2DCC-MIP ont bénéficié du soutien de la National Science Foundation. Ils ont utilisé le procédé MOCVD, qui permet de déposer des films monocristallins ultraminces sur une plaquette ou un substrat.
Les chercheurs du 2DCC-MIP sont des pionniers dans l’utilisation de cette technique pour la production de dichalcogénures métalliques de transition tels que le diéléniure de tungstène sur des plaquettes.
Découvertes récentes sur la structure des cristaux
Les chercheurs ont découvert qu’en contrôlant les conditions de la procédure MOCVD, il était possible de faire adhérer la majorité des cristaux aux marches du saphir. Au cours de leurs expériences, les chercheurs ont découvert que si les cristaux étaient fixés en haut de la marche, ils s’alignaient dans une direction cristallographique, mais que s’ils étaient fixés en bas, ils s’alignaient dans l’autre direction.
Joan Redwing (directeur du 2DCC MIP) a déclaré : « Si tous les cristaux étaient alignés dans une seule direction, les défauts des jumeaux en miroir seraient réduits, voire éliminés ».
Confirmation de la théorie et impact futur
Krystal York, étudiante en doctorat à la Western Michigan University, a collaboré à cette théorie avec les chercheurs du 2DCC MIP. Ses expériences ont confirmé l’efficacité de cette technique.
Selon M. Redwing, cette expérience a permis de confirmer les modèles théoriques élaborés pour décrire l’emplacement de fixation du diéléniure de tungstène sur les marches de la baguette de saphir.
Désormais, des chercheurs extérieurs à Penn State sont en mesure d’obtenir les échantillons de diéléniure de tungstène qui ont été produits à l’échelle d’une plaquette grâce à ce nouveau procédé.
En conclusion
Ce travail sera crucial car nous devons développer des puces semi-conductrices pour répondre aux nouvelles exigences de l’avenir électronique. Des applications telles que l’intelligence artificielle et l’internet des objets exigent des améliorations de performance, ainsi que des méthodes pour réduire la consommation d’énergie des appareils électroniques.