News – US – Des appareils plus petits et plus puissants possibles avec une nouvelle technique

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10 février 2021

par KTH Royal Institute of Technology

La réduction encore plus poussée des semi-conducteurs permettrait une toute nouvelle révolution du silicium Mais parce que c’est impossible, le prochain meilleur espoir est d’intégrer des semi-conducteurs avec des matériaux 2-D atomiquement minces, tels que le graphène, sur lesquels des circuits peuvent être créés à une échelle incroyablement petite. Une équipe de recherche rapporte une nouvelle méthode pour faire fonctionner cette combinaison notoirement difficile à l’échelle industrielle

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La technique a été rapportée aujourd’hui dans Nature Communications par des chercheurs du KTH Royal Institute of Technology de Stockholm, en collaboration avec l’Université RWTH Aachen, l’Universität der Bundeswehr München, AMO GmbH et Protemics GmbH, en Allemagne

Une méthode fiable et évolutive industriellement pour intégrer des matériaux 2D tels que le graphène avec des semi-conducteurs au silicium aiderait à réduire la taille de l’électronique et à inaugurer de nouvelles capacités pour la technologie des capteurs et la photonique

Cependant, l’intégration de matériaux 2-D au semi-conducteur ou à un substrat avec électronique intégrée pose un certain nombre de défis «Il y a toujours cette étape critique de transfert d’un substrat de croissance spécial au substrat final sur lequel vous construisez des capteurs ou des composants», explique Arne Quellmalz, chercheur en microsystèmes photoniques chez KTH

“Vous voudrez peut-être combiner un photodétecteur en graphène pour une communication optique sur puce avec une électronique de lecture au silicium”, déclare Quellmalz “Mais les températures de croissance de ces matériaux sont trop élevées, vous ne pouvez donc pas le faire directement sur le substrat de l’appareil”

Les méthodes expérimentales de transfert d’un matériau 2D développé vers l’électronique souhaitée ont été confrontées à un certain nombre de lacunes, telles que la dégradation du matériau et de ses propriétés de transport électronique, ou par la contamination du matériau

Quellmalz dit que la solution réside dans les boîtes à outils existantes de fabrication de semi-conducteurs: utiliser un matériau diélectrique standard appelé bisbenzocyclobutène (BCB), avec un équipement de liaison de plaquettes conventionnel

“Nous collons essentiellement les deux plaquettes avec une résine en BCB”, dit-il “Nous chauffons la résine jusqu’à ce qu’elle devienne visqueuse comme du miel, et pressons le matériau 2D contre elle”

À température ambiante, la résine devient solide et forme une connexion stable entre le matériau 2-D et la plaquette, dit-il “Pour empiler les matériaux, nous répétons les étapes de chauffage et de pressage La résine redevient visqueuse et se comporte comme un coussin, ou un lit à eau, qui soutient l’empilement de couches et s’adapte à la surface du nouveau matériau 2-D”

Les chercheurs ont démontré le transfert de graphène et de disulfure de molybdène (MoS2), en tant que représentant des dichalcogénures de métaux de transition, et de graphène empilé avec nitrure de bore hexagonal (hBN) et MoS2 vers des hétérostructures Toutes les couches et hétérostructures transférées auraient été de haute qualité, c’est-à-dire qu’elles présentaient une couverture uniforme sur des plaquettes de silicium d’une taille allant jusqu’à 100 millimètres et présentaient peu de tension dans les matériaux 2D transférés, indique le papier.

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