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Création du premier semi-conducteur au graphène au monde

15 Jan. 2024 • 17:32

Des avancées significatives ont été réalisées par des chercheurs en développant le premier semi-conducteur fonctionnel à base de graphène (étude complète sur Nature). Cette percée ouvre des perspectives prometteuses pour de futures générations d’ordinateurs, y compris ceux dédiés à l’informatique quantique, grâce à des puces potentiellement plus performantes.

Graphene

Les propriétés uniques du graphène

Depuis sa découverte en 2004, le graphène a révolutionné la recherche et l’innovation. Ce matériau, constitué d’une couche unique d’atomes de carbone disposés en hexagones, combine des caractéristiques impressionnantes comme une grande souplesse, une légèreté remarquable et une résistance mécanique supérieure.

Ce qui distingue particulièrement le graphène est l’absence de bande interdite, impliquant qu’aucune barrière énergétique n’entrave le mouvement des électrons, les rendant extrêmement mobiles. Cette spécificité rend le graphène parfaitement adapté pour des applications en électronique, notamment dans la création de transistors et de semi-conducteurs.

Les semi-conducteurs jouent un rôle essentiel dans l’industrie électronique, grâce à leur capacité à ajuster leur conductivité électrique en fonction de facteurs externes comme les champs électriques ou les variations de température.

Actuellement, le silicium est le matériau de choix pour la fabrication des semi-conducteurs. Toutefois, le graphène se présente comme une alternative prometteuse avec des avantages tels qu’une conductivité électrique exceptionnelle et une mobilité électronique supérieure, menant à cette innovation majeure.

Un semi-conducteur révolutionnaire en graphène

Récemment, des chercheurs ont élaboré un semi-conducteur en graphène offrant une mobilité électronique supérieure au silicium conventionnel, permettant aux électrons de se déplacer plus aisément. Les transistors issus de ce matériau pourraient fonctionner à des fréquences en térahertz, étant jusqu’à dix fois plus rapides que ceux en silicium utilisés dans les puces actuelles.

L’exploitation du graphène en électronique était auparavant limitée par l’absence de bande interdite nécessaire

pour la commutation des transistors. Les scientifiques ont résolu ce problème en combinant le graphène avec du carbure de silicium, créant ainsi un semi-conducteur de graphène fonctionnel doté d’une bande interdite. Ce nouveau semi-conducteur peut également s’intégrer dans les processus de fabrication actuels.

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Processeur en graphène (Georgia Tech)

Graphène et informatique quantique

Les semi-conducteurs en graphène, en plus de révolutionner les puces électroniques traditionnelles, offrent de nouvelles perspectives pour l’informatique quantique. Cette dernière utilise les propriétés quantiques des particules, telles que les électrons, pour effectuer des calculs d’une manière fondamentalement différente de l’informatique classique.

Les premiers ordinateurs quantiques utilisent des matériaux supraconducteurs, qui permettent un transport de l’électricité sans résistance à des températures très basses. Le graphène, grâce à ses propriétés quantiques particulières des électrons, pourrait également jouer un rôle important dans ce domaine, même à basses températures.

Cependant, il reste à déterminer si les semi-conducteurs à base de graphène pourront surpasser les technologies actuelles employées dans les ordinateurs quantiques les plus avancés, y compris les technologies supraconductrices. Cette question demeure ouverte, alimentant le débat et l’exploration dans le domaine de l’électronique avancée.

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