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Le graphène bien placé pour remplacer le silicium

Jean-François Preveraud
Alors que le silicium montre ses limites, de nombreuses équipes de chercheurs essayent de le remplacer par de nouveaux matériaux. Une équipe américaine vient de montrer que l'un des postulants, le graphène, pouvait fonctionner à température ambiante.

Plus la finesse de gravure des circuits en silicium augmente, plus les effets quantiques perturbent le comportement des électrons et malmènent les qualités de semi-conducteur du silicium, en le faisant dissiper beaucoup de chaleur. Ce qui pourrait à terme brider le développement de composants toujours plus puissants. A moins que l'on ne trouve des matériaux de remplacement.

Plusieurs travaux de recherche universitaire ont ainsi mis en avant depuis quatre ans les qualités électroniques du graphène, un cristal de carbone bidimensionnel formé de cellules hexagonales. Le graphite est constitué de feuilles de graphène dont l'épaisseur correspond à la taille d'un atome de carbone. Seul problème, ce matériau nécessite, pour avoir un comportement électronique intéressant, d'être refroidi à quelques degrés Kelvin par de l'hélium liquide.

Une équipe de chercheurs du Department of Chemistry & Laboratory for Advanced Materials de la Stanford University, (Xiaolin Li, Xinran Wang, Li Zhang, Sangwon Lee, sous la direction du professeur Hongjie Dai), vient toutefois d'annoncer des développements intéressants autour de ce matériau. Ils ont réussi à produire chimiquement des nano-rubans de graphène (Graphene nano ribbons, GNR) de moins de 10 nm de large permettant de fabriquer des transistors à effet de champ capables de fonctionner à température ambiante.

Toutes les expériences menées montrent que, contrairement aux nano-tubes de carbone à simple paroi, tous les GNR de moins de 10 nm de large produits sont semi-conducteurs et que les transistors à effet de champ qui les utilisent offrent un gain de 107 à température ambiante.

Le professeur Dai reste toutefois prudent vis-à-vis de cette découverte : « le graphène pourrait être intéressant pour l'électronique du futur, mais je ne pense pas qu'il remplacera rapidement le silicium. Il s'agit pour le moment d'un espoir plutôt que d'une certitude ».

Cela n'empêche que de nombreuses équipes travaillent actuellement sur le graphène. Ainsi, il y a quelques semaines un groupe de chercheurs de l'Université de Manchester a annoncé qu'il avait obtenu un micro-transistor prometteur en gravant une feuille de graphène à l'aide d'un procédé de lithographie à faisceau d'électrons. Mais la fabrication à grande échelle semble beaucoup plus difficile à envisager que celle des GNR de l'Université de Stanford.

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : http://www.stanford.edu
 

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