Des substitutions atomiques créent les éléments clés de transistors dans un seul film ultrafin

Des chercheurs en Corée du Sud ont fabriqué des transistors fonctionnels en remplaçant certains atomes d’un matériau ultrafin, formant ainsi des composants essentiels au sein d’un seul film plutôt qu’en assemblant des couches distinctes de matériaux différents.

L’équipe de l’Institut des sciences fondamentales a présenté ses travaux dans Science. Les transistors, minuscules interrupteurs utilisés dans les circuits électroniques, nécessitent un semi-conducteur, un isolant et des contacts électriques. Associer ces éléments est particulièrement difficile avec des matériaux d’épaisseur atomique : les revêtements peuvent être irréguliers et la fixation de contacts métalliques peut endommager la surface ou entraver le passage du courant.

Les chercheurs sont partis d’un film contenant du tungstène et du sélénium. En maintenant le tungstène en place, ils ont remplacé certains atomes de sélénium pour créer des zones isolantes, un autre semi-conducteur et des couches de contact hautement conductrices. Ils ont contrôlé ces modifications couche atomique par couche atomique, chacune mesurant environ 0,7 nanomètre d’épaisseur, soit moins d’un milliardième de mètre.

Lors des essais, le transistor obtenu a nécessité une variation de tension de 61,3 millivolts pour multiplier son courant par dix, une valeur proche du minimum théorique d’environ 60 millivolts pour les transistors classiques à température ambiante. L’équipe a également empilé deux types de transistors pour construire un circuit élémentaire d’inversion du signal fonctionnant à un volt.

Cette approche pourrait simplifier la fabrication de dispositifs électroniques plus petits et moins énergivores. Avant de pouvoir l’appliquer à grande échelle, les chercheurs devront démontrer que les substitutions atomiques s’effectuent de façon uniforme et fiable sur les grandes surfaces utilisées dans la production de puces.