Des percées dans les matériaux ouvrent la voie aux transistors 2D

By TheDotSkills Last updated Jan 20, 2023 0 0

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Des percées dans les matériaux ouvrent la voie aux transistors 2D

Les chercheurs ont résolu trois défis techniques extrêmement difficiles qui bloquaient efficacement la réalisation du potentiel montré par les matériaux 2D semi-conducteurs, un ingrédient clé pour créer de nouveaux transistors d’épaisseur atomique capables de réinitialiser la loi de Moore. Grâce aux travaux d’une équipe de chercheurs multi-institutionnelle, la production de matériaux 2D de haute qualité à l’échelle commerciale semble désormais résolue.

L’avancée du développement des semi-conducteurs est menacée par les restrictions naturelles imposées par la manière dont les transistors sont fabriqués et les matériaux utilisés. Cet obstacle à la loi de Moore se profile depuis longtemps à l’horizon, et des scientifiques avant-gardistes ont recherché et développé des voies alternatives pour apporter l’amélioration continue recherchée.

L’un des moyens pratiques les plus probables par lesquels l’industrie des semi-conducteurs peut mettre un nouveau ressort dans son pas est de remplacer le silicium par des matériaux dits 2D pour créer des transistors 2D. Les scientifiques qui étudient de près les matériaux 2D ont mis en évidence plusieurs qualités intéressantes qui devraient contribuer à améliorer considérablement les performances, l’efficacité et l’évolutivité. Le groupe de recherche sur les composants (CR) d’Intel, par exemple, a récemment présenté neuf documents de recherche, certains d’entre eux vantant l’utilisation de nouveaux matériaux 2D comme voie de développement de processeurs avec plus d’un billion de transistors, d’ici 2030.

Désormais, trois défis critiques à la commercialisation des transistors 2D ont été résolus, affirme le groupe international de scientifiques, rendant possible la fabrication de transistors 2D sous forme monocristalline sur des tranches de silicium. Ces défis ont été spécifiquement décrits comme suit :

contrôle cinétique précis de la croissance du matériau 2D couche par couche,
maintenir un seul domaine pendant la croissance pour une épaisseur uniforme, et
contrôlabilité à l’échelle de la plaquette du nombre de couches et de la cristallinité.

Vous pouvez lire l’article complet pour plus de détails sur chacun de ces défis et sur la manière dont ils ont été résolus par les processus inventés par l’équipe multi-institutionnelle. Le travail est détaillé dans un document (s’ouvre dans un nouvel onglet) intitulé «Croissance de matériaux 2D monocristallins non épitaxiaux par confinement géométrique» et publié par le magazine Nature. Percée dans la production de matériaux 2D

(Crédit image : Nature)

Sang-Hoon Bae, l’un des chefs de projet et professeur de génie mécanique et de science des matériaux à la McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington à St. Louis, semble certainement confiant dans l’impact de la recherche. « Nous pensons que notre technique de croissance confinée peut apporter toutes les grandes découvertes en physique des matériaux 2D au niveau de la commercialisation en permettant la construction d’hétérojonctions couche par couche à domaine unique à l’échelle de la tranche », a expliqué Bae. « Notre réalisation jettera une base solide pour que les matériaux 2D s’intègrent dans les environnements industriels. »

Comme pour toutes les recherches de cette nature, il faudra peut-être des années avant de voir des matériaux 2D utilisés dans des applications pratiques. Cependant, avec des entreprises comme Intel et Samsung profondément impliquées dans ce projet – et le fait qu’Intel dispose déjà de transistors 2D Gate All Around (GAA) dans son pipeline de recherche – cet avenir pourrait arriver plus tôt que vous ne le pensez.