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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 8 : Fabrication des transistors (1ère partie) 9 : Fabrication des transistors (2e partie) 10 : Comportement du graphène 11 : Conclusion

Matériaux des transistors

Image 1 : Futur : la course aux transistors en graphèneDu nitrure de bore hexagonale (source : Wikimedia)

Entre le graphite et le carbure de silicium pour la production de graphène, ou l’utilisation de Plexiglas et résine ou oxyde de graphène comme couche résistante, il est important de trouver les éléments qui faciliteront la fabrication des transistors en graphène et amélioreront ses performances. En mai dernier, des scientifiques de l’Université de l’État de Pennsylvanie ont utilisé une couche de nitrure de bore hexagonale (h-BN) apposée sur une feuille de graphène. Comme nous l’expliquions dans notre actualité « Des transistors en graphène et nitrure de bore hexagonal », le bore est proche du carbone et le nitrure de bore hexagonal a une structure presque identique à celle du graphène, ce qui lui vaut le surnom de graphène blanc.

Les avantages du graphène blanc

En posant une couche de nitrure de bore hexagonale d’une centaine d’atomes d’épaisseur sur une ou deux couches de graphène, on obtient un transistor fonctionnel tournant à de hautes fréquences. Le papier américain est intéressant, car pour la première fois, il décrit une méthode de fabrication qui permet d’utiliser ce matériau sur l’ensemble du wafer et non sur un transistor seulement.

L’idée est intéressante, car elle a le mérite de ne demander que des machines déjà utilisées dans les usines. Néanmoins, la technologie est encore à un stade précaire de son développement. Les universitaires sont encore loin d’avoir un produit aussi abouti que celui d’IBM, mais ces recherches sont importantes, car elles tentent de comprendre et maîtriser les propriétés obtenues lorsque l’on joue sur la dimension des matériaux. En effet, en ajoutant cette couche de nitrure de bore hexagonale, on tente de modifier l’ensemble pour obtenir un transistor performant et viable.

Du graphène et de l’eau

Il y a aussi des travaux plus originaux, comme ceux utilisant des molécules d’eau (cf. « Du graphène et de l’eau comme transistor »). Il y a peu de chance que ces résultats aboutissent à un produit commercialisable, mais ils méritent d’être mentionnés. Ils consistent souvent à insérer des atomes ou molécules pour modifier les propriétés du graphène. Comme nous l’expliquions auparavant, le graphène est un matériau naturellement conducteur. Les dernières études contournent ce problème en examinant un dopage à l’azote qui pourrait faciliter la fabrication de transistors.

L’autre approche est d’utiliser une molécule d’eau sur du graphène pris entre un film de silicium en bas et un film de dioxyde de silicium en haut. Ces recherches sont intéressantes, car elles ne modifient qu’une seule face du graphène (celle qui pointe vers le silicium). L’autre face n’est pas perturbée par l’eau. En perturbant sa symétrie, on réduit la mobilité des électrons. Si le système demande un flux constant d’eau, ce qui le rend peu pratique, il montre qu’une des réponses aux défis posés par le graphène passerait par une modification physique et donc la conception de nouvelles méthodes de fabrication.

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