Nouveau matériau très prometteur, la molybdénite permet de dépasser les limites physiques du silicium. Des chercheurs de l’EPFL le prouvent en réalisant un premier circuit intégré avec des transistors plus petits et moins gourmands en électricité.
Après avoir mis les vertus électroniques de la molybdénite en lumière, des chercheurs de l’EPFL font le pas décisif suivant. Le Laboratoire d'électronique et structures à l'échelle nanométrique (LANES) a réussi à créer un circuit intégré avec des transistors composés de ce minéral. Cet essai confirme que ce nouveau matériau peut dépasser les limites physiques du silicium en matière de miniaturisation, de consommation et de souplesse mécanique.
«Nous avons créé un premier prototype mettant deux à six transistors en série et démontré que des opérations de logique binaire basiques étaient possibles, se félicite Andras Kis, responsable du LANES. Cela prouve que nous pourrons réaliser des circuits plus importants.» Deux articles sur le sujet ont été publiés récemment dans le journal «ACS Nano».
Le laboratoire lausannois avait déjà dévoilé le haut potentiel du sulfure de molybdène (MoS2) au début de 2011. Ce minéral se trouve en grande quantité à l’état naturel. Sa structure et ses propriétés de semi-conducteur en font un matériau idéal pour la réalisation de transistors. Il concurrence ainsi directement le silicium, composant le plus utilisé dans le domaine de l’électronique, et aussi en plusieurs points le graphène.
Plus loin dans la miniaturisation
«Le principal avantage du MoS2 est qu’il permet de réduire la taille des transistors, et d’aller ainsi plus loin vers la miniaturisation», explique Andras Kis. Avec le silicium, il n’a pas été possible, jusque là, de faire des couches plus fines que 2 nanomètres, au risque qu’elles subissent une réaction chimique qui en oxyde la surface et péjore ses propriétés électroniques.
Pouvant être travaillée en couches d’une épaisseur de trois atomes seulement, la molybdénite permet de faire des puces au moins trois fois plus petites. A cette échelle, ce matériau reste très stable et la conduction est facile à contrôler.
Consommation réduite
Les transistors en MoS2 sont également moins gourmands en énergie. «Ils peuvent être enclenchés et déclenchés beaucoup plus rapidement, et surtout plus complètement à l’état de veille», précise Andras Kis.
Sur le plan de l’amplification des signaux électroniques, la molybdénite rejoint le silicium, avec une amplitude du signal quatre fois plus forte à la sortie du circuit qu’à son entrée. Cela prouve qu’il existe «un potentiel important pour créer des circuits plus complexes», ajoute le chercheur.
Ordinateurs sur la peau
Enfin, la molybdénite affiche des propriétés mécaniques qui la rendent également intéressante dans le domaine de l’électronique flexible, pour la réalisation, à plus long terme, de feuilles souples de circuits intégrés. Celles-ci pourraient par exemple servir à fabriquer des ordinateurs enroulables ou des appareils pouvant s’appliquer sur la peau.