Un film ultra-fin permet aux électrons de se déplacer 7 fois plus vite que dans les semi-conducteurs

Des scientifiques ont mis au point un nouveau matériau cristallin au sein duquel les électrons se déplacent jusqu’à sept fois plus vite que dans les semi-conducteurs traditionnels, avec de vastes implications pour les appareils électroniques.

Une conductivité record

Décrit dans la revue Materials Today Physics, ce film de « tétradymite ternaire » de 100 nanomètres de large, soit environ un millième de l’épaisseur d’un cheveu humain, a été créé grâce à l’épitaxie par faisceaux moléculaires. Un procédé « atome par atome » permettant de produire des matériaux présentant très peu de défauts, ce qui favorise la mobilité des électrons.

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Lorsqu’un courant électrique a été appliqué, les auteurs de l’étude ont constaté que ces particules se déplaçaient à une vitesse de 10 000 centimètres carrés par volt-seconde contre 1 400 centimètres carrés par volt-seconde dans les semi-conducteurs classiques, à base de silicium.

Se traduisant par une meilleure conductivité, ce record ouvre la voie à des dispositifs électroniques plus performants, qui émettent moins de chaleur et gaspillent également moins d’énergie.

« Les implications potentielles concernent notamment les dispositifs thermoélectriques portables qui convertissent la chaleur résiduelle en électricité et les dispositifs spintroniques, exploitant la propriété quantique du spin des électrons dans le but de stocker des informations », précisent les scientifiques.

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Vers des films encore plus performants

D’infimes imperfections dans la structure du matériau pouvant entraver le mouvement des électrons, l’équipe entend affiner encore le processus de production de son film, afin d’améliorer ses performances.

« Ces travaux montrent qu’il est possible de faire des pas de géant en contrôlant précisément ces systèmes complexes », conclut Jagadeesh Moodera, physicien au MIT et auteur principal de la nouvelle étude.