Des chercheurs du Georgia Institute of Technology ont fabriqué des transistors à effet de champ en couches minces "thin-film" et à températures ambiantes en utilisant des molécules de carbone 60, le fullerène. Ces nouveaux transistors organiques se distinguent par une mobilité électronique plus élevée que le silicium amorphe, par de basses tensions de seuil, et par une stabilité opérationnelle élevée. Physiquement intéressants, ils présentent aussi des propriétés nécessaires à toutes les technologies travaillant sur des substrats flexibles, comme certains plastiques.
Le C60 ou fullerène a déjà été le sujet de nombreuses recherches puisque que les chercheurs ont vite remarqué ses propriétés électroniques. Ainsi le domaine des transistors à base de C60 s’est développé depuis plusieurs années. Cependant, les meilleurs résultats étaient obtenus avec des valeurs de mobilité approchant les 6 cm2/V/s mais utilisaient des processus industriels qui atteignaient les 255°C et se révélaient donc incompatibles avec des substrats de type plastiques.
L’équipe de recherche menée par le professeur français Kippelen (Georgia Institute of Technology) a réussi, en diminuant cette valeur (entre 2.7 et 5 cm2/V/s), à produire des transistors et des substrats à température ambiante et donc a ouvert la porte à de nouvelles applications, notamment dans les applications avec des circuits très simples.
Plusieurs limitations restent encore à lever à ce jour. Tout d’abord, les molécules utilisées réagissent avec l’oxygène, et ces transistors nécessitent d’opérer en milieu azotique, ce qui reste une technologie trop chère pour le marché visé. Les chercheurs pensent régler ce problème en utilisant des molécules légèrement différentes. Ensuite, les chercheurs ont utilisé un substrat à base de silicium et non un substrat organique. Le portage de leur technologie sur un substrat organique nécessitera encore du travail de recherche, mais l’idée essentielle a été démontrée par cette équipe.
La fabrication de ces transistors a été faite par dépôt en phase gazeuse d’une couche mince de fullerènes sur un substrat de silicium. L’oxyde et la grille avaient déjà été déposés auparavant sur ce substrat. Ensuite, le drain et la source sont déposés sur la couche mince à travers un masque de façon classique.
Les transistors à base de C60 ne replaceront probablement pas les transistors "classiques", mais ils répondent à des besoins où la complexité des circuits est plus faible, la latence plus importante, et le coût bien moindre. L’équipe du Pr. Kippelen travaille actuellement à perfectionner cette technologie mais aussi à recréer d’autres composants électroniques que les transistors.
Source :
– "High-performance and electrically stable C60 organic field-effect transistors" – Applied Physics Letter n° 91 – https://link.aip.org/link/?APPLAB/91/092114/1
– "Georgia Tech Team Creates Fullerene FETs at Room Temperatures" – https://www.semiconductor.net/article/CA6505085.html
Pour en savoir plus, contacts :
– Kippelen’s laboratory: https://www.ece.gatech.edu/research/labs/krg/
– Sur les fullerènes : https://semsci.u-strasbg.fr/fulleren.htm
– https://w3.umh.ac.be/chimie/docs/studs01-02/fullerenes.html
Code brève
ADIT : 52111
Rédacteur :
Jean-Baptiste Kempf [email protected]
