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Des transistors en graphène et nitrure de bore hexagonal

Image 1 : Des transistors en graphène et nitrure de bore hexagonalDes chercheurs de l’Université de l’État de Pennsylvanie ont publié des travaux dans la revue ACS Nano facilitant la création d’un transistor utilisant une couche de graphène sur une couche de nitrure de bore hexagonal (h-BN). Ils proposent une méthode de fabrication qui simplifie la production de cette structure qui offre des caractéristiques électriques bien plus intéressantes que le dioxyde de silicium.

Le graphène et le nitrure de bore hexagonal sont faits l’un pour l’autre

Pour mémoire, le graphène est une couche d’atomes de carbone qui sont arrangés en forme de nid d’abeille. Le bore est très proche du carbone. Ils sont d’ailleurs côte à côte sur la table périodique des éléments. Le nitrure de bore a aussi une structure cristalline très similaire à celle du graphène. C’est pour toutes ces raisons que les deux matériaux, qui sont proches électroniquement, sont souvent utilisés ensemble lors de la fabrication de transistors. Le surnom du nitrure de bore hexagonal est d’ailleurs le « graphène blanc ».

Les scientifiques ont créé un transistor sur un wafer de 75 mm en apposant une à deux couches de graphène sur une couche de nitrure de bore hexagonal d’une épaisseur pouvant atteindre une centaine d’atomes. La structure n’est pas nouvelle et elle a déjà fait ses preuves en laboratoire. Les travaux publiés aujourd’hui montrent néanmoins qu’il est possible d’en fabriquer en grande quantité sur un wafer entier.

Image 2 : Des transistors en graphène et nitrure de bore hexagonalNouveau processus de fabrication prometteur

Pour arriver à ses fins, l’équipe de l’Université de Pennsylvanie a d’abord déposé la couche de graphène en utilisant des atomes d’hydrogène pour obtenir une surface lisse et plate. Le nitrure de bore hexagonal a ensuite été produit sur une couche de métal intermédiaire à l’aide d’un processus qui mélange l’épitaxie (croissance orientée du cristal) et le dépôt chimique en phase vapeur de certains éléments. On retire ensuite la couche de métal et on place le h-BN sur le graphène.

Ces conclusions sont importantes pour l’avenir des puces en graphène. La prochaine étape dans le voyage des chercheurs est maintenant de réaliser un circuit intégré sur ce wafer, à l’instar de ce qu’IBM a présenté l’an dernier (cf. « Avancée majeure : IBM signe le premier die en graphène »).