Percée dans la recherche sur de nouveaux matériaux semi-conducteurs bidimensionnels hautes performances en Chine

fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche conjointe de l'Université de la Défense nationale et de l'Institut de recherche sur les métaux de l'Académie chinoise des sciences a réalisé une percée importante dans les domaines de la croissance à l'échelle de la plaquette et du dopage contrôlé de nouveaux semi-conducteurs bidimensionnels hautes performances. Ces travaux pourraient fournir un support clé en matériaux et dispositifs pour les technologies de puces autonomes et contrôlables de l'ère post-Moore. Les résultats connexes ont été récemment publiés en ligne dans la revue internationale de premier plan National Science Review.

Selon les explications, les semi-conducteurs bidimensionnels d'épaisseur atomique, en raison de leur mobilité élevée, de leur bande interdite ajustable et de leur forte capacité de contrôle par grille, sont considérés comme des candidats de choix pour les matériaux de puces de l'ère post-Moore. Cependant, le dopage électronique spontané induit par les défauts du réseau et l'effet d'épinglage du niveau de Fermi ont entraîné un déséquilibre structurel de longue date dans les systèmes de matériaux semi-conducteurs bidimensionnels existants : une abondance de matériaux de type N et une pénurie de matériaux de type P, ainsi que de meilleures performances pour les matériaux de type N que pour ceux de type P.

Pour résoudre ces problèmes, l'équipe de recherche a mis au point une méthode de dépôt chimique en phase vapeur utilisant un film bimétallique liquide or/tungstène comme substrat, permettant la croissance contrôlée de films monocouches de WSi2N4 (nitrure de silicium-tungstène) à l'échelle de la plaquette avec un dopage ajustable. Cette nouvelle méthode de préparation a permis d'atteindre une taille de zone monocristalline des matériaux bidimensionnels au niveau submillimétrique, avec un taux de croissance environ 1000 fois supérieur aux valeurs rapportées dans la littérature existante. En termes de performance des transistors, la monocouche de WSi2N4 présente non seulement une mobilité élevée des trous, une forte densité de courant à l'état passant, une haute résistance mécanique, une bonne dissipation thermique, mais aussi une stabilité chimique remarquable, affichant des performances globales exceptionnelles parmi les matériaux bidimensionnels similaires.

Les résultats de cette recherche indiquent que la monocouche de WSi2N4 possède un large potentiel d'application dans les circuits intégrés CMOS à semi-conducteurs bidimensionnels, ouvrant potentiellement de nouvelles voies pour les technologies de puces post-Moore.