Futur : la course aux transistors en graphène

2 : Interview avec Alexandru Delamoreanu 3 : Interview avec Alexandru Delamoreanu (suite) 4 : Wafers 5 : Fréquences des transistors 6 : Taille des transistors 7 : Matériaux des transistors 8 : Fabrication des transistors (1ère partie) 9 : Fabrication des transistors (2e partie) 10 : Comportement du graphène 11 : Conclusion

Introduction

Une feuille de graphène

Le silicium est l’or de l’ère numérique. Il est devenu omniprésent en quelques années et les rumeurs portant sur sa mort prochaine sont nombreuses, mais souvent exagérées (cf. « Le silicium est mort ? »). Cela n’empêche pas les chercheurs de penser à une alternative plus efficace dans les situations où il échoue. À ce jeu, le matériau privilégié aujourd’hui est le graphène.

Le graphène est une feuille composée d’atomes de carbone regroupés sous forme hexagonale (en nid d’abeille). Cette structure en fait un excellent conducteur qui est étudié dans de nombreux domaines. Afin de limiter le champ de cet article, nous avons décidé de nous pencher sur les recherches qui tentent d’intégrer le graphène dans un transistor. Tout effort d’exhaustivité étant inutile, nous tenterons donc seulement de montrer les grands défis que la science doit relever pour démocratiser le transistor en graphène.

Grossièrement, un transistor joue en principe le rôle d’interrupteur. Un courant électrique est envoyé par une électrode (la source) et la grille, située entre la source et le drain (la sortie du transistor), va laisser passer le courant (position on) ou pas (position off) en fonction de la tension qui lui est appliquée. Le silicium est très souvent utilisé au sein des transistors, car c’est un excellent semi-conducteur. Le graphène est naturellement conducteur, ce qui signifie qu’en principe, il ne peut pas bloquer le courant.

Un transistor (S = source, D = drain, Gate = Grille)Ce phénomène explique pourquoi les transistors en graphène sont aujourd’hui principalement envisagés dans des puces où l’on n’a besoin que de transistors qui vont servir d’amplificateurs. Néanmoins, même dans ce genre de situation, l’utilisation en masse du graphène est difficile. Certains chercheurs tentent aussi de contourner les propriétés classiques de ce matériau pour pouvoir l’utiliser comme un semi-conducteur. De plus, le fait que le graphène n’ait qu’un atome d’épaisseur signifie qu’il est fragile, ce qui pose d’autres problèmes. Pour comprendre les travaux qui sont effectués dans ce domaine, nous allons survoler la recherche en nous penchant sur les diverses étapes nécessaires à la fabrication de ce genre de structure. Nous parlerons des wafers, de la fréquence et la taille des transistors en graphène, mais aussi des matériaux utilisés, des processus lithographiques et le comportement de cette feuille si convoitée.

Avant de nous lancer dans les différentes découvertes sur le sujet, nous allons d’abord vous relater un entretien que nous avons eu avec Alexandru Delamoreanu, doctorant au CEA qui travaille actuellement sur la fabrication du graphène et que nos remercions très chaleureusement pour le temps et le savoir qu’il nous a accordé.

Sommaire :

  1. Introduction
  2. Interview avec Alexandru Delamoreanu
  3. Interview avec Alexandru Delamoreanu (suite)
  4. Wafers
  5. Fréquences des transistors
  6. Taille des transistors
  7. Matériaux des transistors
  8. Fabrication des transistors (1ère partie)
  9. Fabrication des transistors (2e partie)
  10. Comportement du graphène
  11. Conclusion