Adieu le silicium ? Présentation du premier semi-conducteur en graphène pour des ordinateurs plus rapides et plus efficaces

Innovation d’époque dans le domaine des semi-conducteurs : le graphène, pour la première fois, a été transformé en un semi-conducteur fonctionnel et évolutif, promettant un avenir avec des ordinateurs plus rapides et plus efficaces, surmontant les limites technologiques des puces de silicium traditionnelles.

Un matériau presque aussi fin que l’invisible, plus résistant que l’acier et doté d’une extraordinaire capacité de conduction électrique, est sur le point de transformer le monde de la technologie. Ce n’est pas de la science-fiction, mais la réalité du graphène. Depuis des années, ses incroyables propriétés stimulent l’imagination des scientifiques, notamment dans le domaine des semi-conducteurs. Aujourd’hui, cette vision devient réalité, ouvrant la voie à une nouvelle ère de calcul ultra-rapide et efficace. Pour la première fois dans l’histoire de la technologie, des scientifiques ont réussi à développer un semi-conducteur fonctionnel et évolutif à base de graphène.

Cette innovation pourrait marquer le début d’une nouvelle génération d’ordinateurs, caractérisés par une vitesse et une efficacité supérieures à celles des puces de silicium actuelles. Le graphène, connu pour sa résistance et sa conductivité extraordinaires, est composé d’une seule couche d’atomes de carbone. Ces caractéristiques en font un matériau idéal pour diverses applications, mais jusqu’à présent, la création d’un semi-conducteur en graphène restait une ambition inaccessible.

Le défi de bande interdite

Le principal obstacle à la création d’un semi-conducteur en graphène était l’absence de bande interdite, une caractéristique cruciale qui permet aux électrons de se déplacer entre différents états énergétiques, permettant ainsi d’activer et de désactiver le flux de courant. Ce mécanisme est fondamental pour le fonctionnement des ordinateurs numériques, qui reposent sur un système binaire de zéros et de uns. Des recherches antérieures avaient démontré la possibilité de manipuler le graphène à petite échelle pour obtenir des propriétés semi-conductrices, mais n’avaient jamais atteint une évolutivité pratique pour une utilisation dans des puces informatiques. Ces études ont révélé que des formations particulières telles que des rides, des dômes et des trous dans les feuilles de graphène peuvent influencer le flux électrique, ouvrant la voie à la création de puces logiques grâce à une gestion minutieuse de ces imperfections.

L’équipe de Walter de Heerde la Géorgie Tech d’Atlanta, a marqué un tournant en créant un graphène à bande interdite et construire un transistor fonctionnel. Le processus adopté par le groupe de De Heer pourrait être facilement évolutif, car il utilise des techniques similaires à celles utilisées pour les puces en silicium. La méthode implique l’utilisation de plaquettes de carbure de silicium, chauffées pour évaporer le silicium et laisser une couche de graphène. De Heer a souligné les propriétés électriques supérieures des semi-conducteurs en graphène par rapport à ceux en silicium, comparant la différence à celle entre la conduite sur une route de gravier et sur une autoroute.

Malgré cette découverte prometteuse, il existe encore des obstacles importants au remplacement du silicium par le graphène. David Carey de l’Université de Surrey au Royaume-Uni souligne l’importance de l’évolutivité de la nouvelle méthode, mais reste sceptique quant à la possibilité d’une transition imminente des puces de silicium aux puces de graphène. Cela est dû à la fois à la nécessité d’affiner davantage la taille, la qualité et les techniques de production des transistors en graphène, ainsi qu’à la domination consolidée du silicium dans l’industrie.

Source : Géorgie Tech / Nature