Un chercheur de l’Université de Standford, Hongjue Dai, vient de démontrer qu’il était possible d’utiliser du graphène au lieu du silicium pour fabriquer un transistor.

De la théorie à la pratique

Ce n’est pas la première fois que l’on se tourne vers le carbone pour la fabrication des transistors. Début 2007, des universitaires parlaient déjà d’un projet similaire (cf. « Un transistor en carbone de l’épaisseur d’un atome »). Néanmoins, ces recherches étaient purement théoriques. Ce serait la première fois, selon le Professeur Dai, que l’on démontre, ce qui n’était que théorie auparavant.

Pour rappel, le graphène est une feuille de carbone d’une épaisseur d’un atome de carbone (0,1 nm) ayant une structure en nid d’abeille. Il dispose de propriétés électriques excellentes, ce qui explique que les chercheurs souhaitent l’intégré dans les transistors.

Pour montrer que l’utilisation de graphène était viable, Professeur Dai dû résoudre le problème du faible rapport on/off du graphène. Un semiconducteur a des caractéristiques précises suivant qu’il est allumé ou éteint. La différence entre ces états est mesurée par le rapport on-off.

La barrière du rapport on-off

Contrairement au silicium, lorsque le transistor est en mode « off », le graphène continue de conduire beaucoup d’électrons. À l’heure où l’on utilise des milliards de transistors, cela résulterait en un gaspillage d’énergie considérable. Pour pallier ce problème, il convient d’utiliser des rubans de graphènes extrêmement minces. Pour arriver à ses fins, le chercheur n’a pas fait appel à la lithograhie, comme c’est souvent le cas, mais à insérer des molécules d’acides sulfuriques et nitriques entre les flocons de graphite servant à la fabrication du graphène. Il a ensuite chauffé le tout provoquant l’évaporation des acides et forçant la séparation des bandes de graphites. Les bandes sont ensuite soumises à des ondes ultrasoniques pour en faire des morceaux encore plus petits.

L’avantage de cette technique est que les bords sont lisses, ce qui est la clé permettant d’obtenir des propriétés électroniques constantes. Ainsi, le rapport on-off est de 100 000:1, à température ambiante, alors qu’il était initialement de 30:1

Le problème avec cette technique selon un professeur de physique de Georgia Tech est que les rubans sont trop larges et il serait difficile de les arranger dans un circuit complexe. En réponse, un autre professeur de l’Université de Penn State répond que s’il est vrai que c’est un problème est que l’on peut aussi se tourner vers la lithographie pour trouver des réponses, le plus impressionnant dans cette affaire reste la démonstration de propriétés électroniques qui n’étaient que théoriques jusqu’à maintenant. Nul doute que ces résultats devraient encourager d’autres chercheurs dans la quête qui consiste à créer le prochain processeur en carbone.

Source : Technology Review