(Actualités Nanowerk) À mesure que les circuits intégrés qui alimentent nos appareils électroniques deviennent plus puissants, ils deviennent également plus petits. Cette tendance de la microélectronique n'a fait que s'accélérer ces dernières années, à mesure que les scientifiques tentent d'intégrer de plus en plus de composants semi-conducteurs sur une puce. La microélectronique est confrontée à un défi majeur en raison de sa petite taille. Pour éviter la surchauffe, la microélectronique ne doit consommer qu’une fraction de l’électricité de l’électronique conventionnelle tout en fonctionnant à des performances optimales. Des chercheurs du Laboratoire national d'Argonne du Département américain de l'énergie (DOE) ont réalisé une percée qui pourrait permettre à un nouveau type de matériau microélectronique de faire exactement cela. Dans une nouvelle étude publiée dans Matériaux avancés (« Gating Redox pour une modulation de porteuse colossale et un contrôle de phase unique »), l’équipe d’Argonne a proposé un nouveau type de technique de « gating redox » capable de contrôler le mouvement des électrons entrant et sortant d’un matériau semi-conducteur. Illustration du déclenchement redox pour la manipulation des porteurs et le contrôle du champ électrique de l'état électronique. Les fils verts représentent des molécules fonctionnelles pour le déclenchement redox, et la capacité de fonctionner à faible puissance imite la commutation synaptique dans le cerveau humain, représentée par la synapse sous-jacente. (Image : Laboratoire National d'Argonne) « Redox » fait référence à une réaction chimique qui provoque un transfert d'électrons. Les dispositifs microélectroniques s’appuient généralement sur un « effet de champ » électrique pour contrôler le flux d’électrons nécessaires à leur fonctionnement. Dans l’expérience, les scientifiques ont conçu un dispositif capable de réguler le flux d’électrons d’une extrémité à l’autre en appliquant une tension – essentiellement une sorte de pression qui pousse l’électricité – à travers un matériau agissant comme une sorte de porte électronique. Lorsque la tension atteignait un certain seuil, environ un demi-volt, le matériau commençait à injecter des électrons à travers la grille depuis un matériau redox source vers un matériau de canal. En utilisant la tension pour modifier le flux d'électrons, le dispositif semi-conducteur pourrait agir comme un transistor, basculant entre des états plus conducteurs et plus isolants. "La nouvelle stratégie de déclenchement redox nous permet de moduler énormément le flux d'électrons, même à basse tension, offrant ainsi une efficacité énergétique bien supérieure", a déclaré Dillon Fong, scientifique des matériaux d'Argonne, auteur de l'étude. « Cela évite également d’endommager le système. Nous constatons que ces matériaux peuvent être recyclés à plusieurs reprises sans pratiquement aucune dégradation de leurs performances. "Le contrôle des propriétés électroniques d'un matériau présente également des avantages significatifs pour les scientifiques recherchant des propriétés émergentes au-delà des dispositifs conventionnels", a déclaré Wei Chen, scientifique en matériaux d'Argonne, l'un des co-auteurs de l'étude. "Le régime subvolt, dans lequel ce matériau fonctionne, présente un énorme intérêt pour les chercheurs qui cherchent à créer des circuits agissant de manière similaire au cerveau humain, qui fonctionne également avec une grande efficacité énergétique", a-t-il déclaré. Le phénomène de déclenchement redox pourrait également être utile pour créer de nouveaux matériaux quantiques dont les phases pourraient être manipulées à faible puissance, a déclaré Hua Zhou, physicien d'Argonne et autre auteur co-correspondant de l'étude. De plus, la technique de déclenchement redox peut s’étendre à des semi-conducteurs fonctionnels polyvalents et à des matériaux quantiques de basse dimension composés d’éléments durables.

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• La source: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64847.php