Un substrat universel pour les semi-conducteurs
Malgré leurs propriétés attrayantes, de nombreux semi-conducteurs ne peuvent être utilisés par manque de substrats adaptés. Des chercheurs du Laboratoire nanotechnolgies et nanosystèmes et du laboratoire canadien Nanoelectronics-Nanophotonics ont proposé une méthode pouvant pallier ce problème avec un substrat universel capable de se conformer aux différentes mailles cristallines et de rester stable à de hautes températures. Ces travaux sont publiés dans la revue Small, dont ils font la couverture.
La fabrication des dispositifs semi-conducteurs passe par la croissance de films minces de haute qualité cristalline, on parle d’épitaxie, sur un substrat. Or la création de semi-conducteurs de haute qualité impose l’utilisation de substrats compatibles en paramètre de maille cristallin. Cela restreint le choix de semi-conducteurs et leurs applications, et fait grimper les coûts. Ces procédés ont également souvent lieu à des températures entre 500 et 900 degrés.
Des chercheurs du Laboratoire Nanotechnologies et Nanosytèmes (LN2, CNRS/Université de Sherbrooke/INSA Lyon/École Centrale de Lyon/CPE Lyon/Université Grenoble Alpes/Comue Université de Lyon) et du laboratoire Nanoelectronics-Nanophotonics ont mis au point un nanocomposite de graphène-silicium poreux qui répond à ces deux critères : son paramètre de maille est modulable en fonction des besoins et il résiste à des chaleurs allant jusqu’à 1050 °C. Ce matériau dispose également d’une grande flexibilité.
Le nanocomposite est fabriqué par un dépôt de graphène sur la surface interne du silicium poreux. Des plaques de silicium sont traitées par un procédé électrochimique. En réaction, le silicium s’autoassemble pour former une sorte d’éponge hautement flexible. Le graphène peut alors s’infiltrer dans les pores pour en tapisser tout l’intérieur, ce qui assure la résistance à la chaleur. Ces travaux devraient permettre la création de nouveaux alliages semi-conducteurs, pour des applications possibles dans le domaine de l’énergie, en électronique et en télécommunications. L’équipe cherche d’ailleurs des collaborateurs pour mieux exploiter ce potentiel.
(Gauche) étapes principales du procédé de fabrication du substrat universel.
(Droite) Démonstration de la flexibilité unique du substrat composite.
Références :
Graphene–Mesoporous Si Nanocomposite as a Compliant Substrate for Heteroepitaxy
Boucherif AR, Boucherif A, Kolhatkar G, Ruediger A, Arès R
Small, 13, 1603269 (2017)
DOI: 10.1002/smll.201603269