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Futur : la course aux transistors en graphène

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) 11 : Conclusion

Comportement du graphène

Image 1 : Futur : la course aux transistors en graphèneUn graphène troué à gauche et reconstruit à droite (source : Cornell)

Le graphène à d’autres propriétés et comportements étonnants qui pourraient aider les chercheurs dans leur quête vers la démocratisation d’un transistor en graphène. Il y a énormément de publications à ce sujet, mais par souci de concision, nous en avons sélectionné trois qui montrent son potentiel et ses aspects les plus ahurissants.

Auto-réparation

Des scientifiques de l’Université de Manchester au Royaume-Uni ont découvert que le graphène pouvait s’auto-réparer (cf. « L’autoréparation, la propriété magique du graphène »). Une feuille de graphène percée peut être comblée à l’aide d’atomes de carbone libres qui vont être saisis par la feuille de graphène et intégrés pour reformer une structure en nid d’abeille. Comme nous l’avons vu au cours de cet article, le graphène peut être facilement endommagé, surtout lors de l’installation des électrodes qui vont constituer le transistor. Les solutions les plus connues demandent l’utilisation d’une couche protectrice en Plexiglas et résine ou d’oxyde de graphène, etc. Cette nouvelle approche est extrêmement simple et pourrait résoudre ce problème sans avoir à introduire de nouveaux matériaux.

Auto-refroidissement

Le graphène a aussi montré qu’en plus de s’auto-réparer, il pouvait s’auto-refroidir (cf. « Un transistor qui s’auto-refroidit »). L’université de l’Illinois a observé un effet thermoélectrique au niveau des contacts qui abaisse la température du transistor. Ce phénomène existe aussi au sein des transistors en silicium, mais le reste de la structure chauffe trop pour que cette baisse ait un impact sur l’ensemble. Sur un transistor en graphène, c’est l’inverse. Le phénomène de refroidissement serait plus grand que l’augmentation de la chaleur due aux collisions des électrons, probablement parce que le graphène offre une bien meilleure mobilité. La question est maintenant de savoir s’il est possible de reproduire et contrôler ce phénomène, ce qui est loin d’être évident.

Image 2 : Futur : la course aux transistors en graphèneUn microscope à force atomique mesure la température à un point du graphèneCaméléon

Un autre phénomène passionnant est celui révélé par les chercheurs de MIT qui ont découvert que les propriétés chimiques du graphène pouvaient changer en fonction du support sur lequel il est apposé (cf. « Les multiples personnalités du graphène »). Concrètement, le graphène est si fin que le champ électrique de son support va influencer son comportement, un phénomène désigné comme la théorie du transfert des électrons. Si le graphène est apposé sur un dioxyde de silicium, il réagit à certains agents chimiques. Par contre, posé sur du nitrure de bore, il ne réagit plus avec les mêmes agents. S’il est placé sur du cuivre, il devient un antioxydant.

Concrètement, cela signifie qu’il est possible de contrôler les liens chimiques formés par le graphène en fonction du matériau sur lequel il est posé. Les scientifiques pensaient mélanger la composition du substrat pour que des régions de la feuille réagissent différemment. Bref, il y a encore beaucoup de travail à faire pour comprendre et maîtriser ce matériau. Nous sommes encore à un stade où les grandes découvertes posent parfois plus de questions qu’elles n’apportent de réponses.

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