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L’interrupteur manquant : création de transistors en graphène monolithiques hautes performances – High-teK.ca

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Il ne se passe pas un jour sans qu’un groupe de recherche de haut niveau n’annonce quelques une sorte de percée liée au graphène, mais celle-ci est importante : des chercheurs de l’Université d’Erlangen-Nuremberg, en Allemagne, ont créé des transistors en graphène monolithiques hautes performances en utilisant un simple processus de gravure lithographique. Cela pourrait être l’étape manquante qui ouvre enfin la voie à l’électronique post-silicium.

Comme vous le savez probablement maintenant, le graphène a un longue et merveilleuse liste de propriétés recherchées, notamment étant le matériau le plus conducteur jamais découvert. En théorie, selon les premières démos d’IBM et d’UCLA, les transistors au graphène devraient être capables de commuter à des vitesses entre 100GHz et quelques térahertz. Le problème est que le graphène n’a pas de bande interdite – une capacité innée à s’allumer et à s’éteindre, en fonction de la tension ; ce n’est pas un semi-conducteur naturel, comme le silicium – et il s’avère donc très difficile de construire des transistors à partir de ce matériau. Jusqu’ici!

Transistor graphène/carbure de silicium

Le procédé employé par les chercheurs est assez simple. Fondamentalement, en cuisant du carbure de silicium – un simple cristal de silicium et de carbone, qui se trouve être également un semi-conducteur bien compris – les atomes de silicium peuvent être chassés de la couche du cristal, laissant une seule couche de graphène. Une couche de graphène à elle seule est cependant inutile ; vous avez besoin de sources, de drains et de portes pour produire un vrai transistor. Pour ce faire, un masque lithographique est déposé, et une gravure ionique réactive est utilisée pour définir chacun des transistors. Un autre point clé était l’introduction d’hydrogène gazeux lors de la croissance du canal médian du graphène, le transformant du graphène de contact (source/drain) en graphène de porte. Voilà : des transistors au graphène, avec le carbure de silicium et sa délicieuse bande interdite faisant office de couche conductrice.

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Maintenant, malheureusement, parce que les chercheurs ont fait leur travail sur un très à grande échelle – chaque transistor mesure environ 100 micromètres de diamètre, soit 100 000 nm – nous n’avons pas vraiment de mesure précise de la rapidité de ce transistor au graphène. Les chercheurs disent que les performances actuelles « correspondent bien aux prédictions des manuels pour la fréquence de coupure d’un transistor à effet de champ métal-semi-conducteur », mais ils soulignent également que des changements très simples pourraient augmenter les performances « d’un facteur d’environ 30 ».

La principale Le fait est que l’Université d’Erlangen-Nuremberg a maintenant fourni « l’interrupteur manquant » dont les transistors au graphène avaient désespérément besoin. Il appartiendra désormais aux fabricants de semi-conducteurs réels, tels qu’IBM ou Intel, de réduire le processus à une taille capable de concurrencer – ou de battre – l’électronique au silicium conventionnelle.

Lire la suite sur Communications naturelles : doi : 10.1038/ncomms1955ou en savoir plus sur électronique post-silicium

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