Les chercheurs du Centre de recherche en optoélectronique (ORC) de l’Université de Southampton en Angleterre ont montré comment le verre peut être manipulé pour créer des appareils électroniques plus petits, plus rapides et qui consomment moins d’énergie.
Travaillant en collaboration avec l’Institut de technologie avancée de l’Université du Surrey et de l’Université de Cambridge, les scientifiques de l’ORC, les Dr Jin Yao et Dr Behrad Gholipour, ont fabriqué des prototypes qui utilisent la lumière de réunir différentes fonctions informatiques dans un composant.
Ce travail se fonde sur les contributions du Dr Lee Taehoon de Cambridge, qui a effectué des simulations de dynamique moléculaire sur les matériaux afin de mieux comprendre leur structure, et le Dr Mark Hughes de Surrey, qui a étudié l’effet de dopants sur les verres pendant un certain nombre d’années et mesuré le courant électrique généré par la lumière dans ces dispositifs.
Le silicium est en train d’atteindre ses limites fondamentales, mais nous allons bientôt être en mesure de réduire la puce de silicium encore plus, ou diminuer la consommation d’énergie de ces appareils. En utilisant une famille de matériaux baptisée chalcogénures, un matériau en verre intégrant des technologies de données tels que les CD et DVD, les Dr Yao et Dr Gholipour vont des recherches au-delà de la puce de silicium pour la prochaine génération de matériaux, afin de remplacer les semi-conducteurs traditionnels et l’électronique conventionnelle qui alimentent les appareils électroniques d’aujourd’hui.
Par le dopage d’un verre de chalcogénure, en l’occurrence un matériau à base de germanium et de sélénium, et en formant une structure multicouche avec des contacts électriques, le Dr Gholipour a pu montrer le même comportement de commutation connu dans le transistor de silicium, mais dans un appareil réalisé entièrement en verre.
Le Dr Gholipour explique: « le dopage non-équilibré dans des verres de chalcogénures permet la création d’une unique plate-forme de traitement dans un système matériel. Cela permet de l’informatique électronique traditionnelle, ainsi que la fonctionnalité de mémoire, ce qui ouvre le spectre optique, depuis le visible jusqu’à l’infrarouge, pour la prochaine génération d’applications optoélectronique et informatiques de manière entièrement optique ».
Ce travail se fonde sur les travaux de doctorat du Dr Behrad . En utilisant des matériaux similaires, le Dr Yao a formé de longues bandes de différents types de chalcogénures, en connectant chaque extrémité pour former une chaîne de matériaux.
Le Dr Yao dit: «Quand une extrémité de la structure est plus chaude que l’autre, ce qui pourrait se produire près de la batterie de votre téléphone ou de l’ordinateur, une tension est produite par un processus appelé l’effet thermoélectrique. Ce travail, pour lequel un brevet est maintenant appliqué, a le potentiel de rendre nos appareils électroniques plus efficace ».
La clé derrière ces avancées est le dopage des chalcogénures. Le verre de chalcogénure, bien que semi-conducteur, est normalement un matériau qui est déficient en électrons laissant des trous ou de la place là où un électron devrait être.
Pour concurrencer le silicium, le dopage par implantation d’ions fournis par le Ion Beam Center du Surrey, a permis la transformation de la matière à une autre avec un excès d’électrons. Ces deux variantes d’un même matériau est la base de tous les transistors. Tout aussi important, le processus d’implantation ionique reste compatible avec les procédés des semi-conducteurs traditionnels, là où le processus est une technologie bien établie.
Bien que ces changements importants aient été mis en évidence avant les chalcogénures, ce travail a considérablement ouvert l’éventail des compositions que cet effet pourrait atteindre et réduit la quantité de dopage nécessaire par plus de 100 fois.
http://www.southampton.ac.uk/mediacentre/news/2014/nov/14_207.shtml#.VGnyq8mF-7k
