Fabrication accélérée de plaques et circuits en nanotubes de carbone
Publié par Publication le 05/08/2005 à 00:00
Auteur de la news: Florent MISPELAER
Source: Physicsweb
Illustration: University of Pennsylvania
Des physiciens américains ont réussi à mettre au point une nouvelle méthode de développement de circuits électroniques à partir de nanotubes carbonés. Cette technique consiste à plonger une plaque semi-conductrice dans une solution purifiée de nanotubes, plutôt que de constituer les nanotubes directement sur la plaque. L'appareil résultant est de bien meilleure qualité que ceux produits au moyen des autres méthodes.


Une plaque semi-conductrice munie de ses nanotubes de carbone

Les circuits microélectroniques actuels deviennent de plus en plus petits mais il arrivera un moment où la limite imposée par les caractéristiques fondamentales du silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) sera irrémédiablement atteinte. Les scientifiques ont bon espoir de voir un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure...) les nanotubes remplacer le silicium dans les circuits électroniques. Signalons tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de même que ces nanotubes sont essentiellement constitués de feuilles graphites, enroulées sur un diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour...) de quelques nanomètres et possédant d'excellentes propriétés électroniques et mécaniques.

Une très grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de ces minuscules tubes peut être produite par la méthode de décomposition (En biologie, la décomposition est le processus par lequel des corps organisés, qu'ils soient d'origine animale ou végétale dès l'instant qu'ils sont privés de vie,...) du monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule semi-développée C=O ou –C≡O+, la...) à haute pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) (HiPCO). Cependant, ces nanotubes développés par la technique usuelle contiennent une bonne partie de bases carbonées impures qui engendre des dégradations des propriétés du système.

Avec la méthode de purification mise au point (Graphie) par Alan Johnson et ses collègues de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) de Pennsylvanie, on commence par faire chauffer les nanotubes, produits par la technique HiPCO en milieu aéré humide, en présence de peroxyde (Un peroxyde est un composé chimique de formule générale R-O-O-R', le groupe -O-O- étant appelé peroxyle (abrégé "peroxo" quand il est mis en préfixe). Ces composés comportent une plus grande...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), suivi d'une traitement à l'acide faible (Un acide faible est un acide qui ne se dissocie pas totalement dans l'eau : lorsqu'un acide faible AH est mis en présence d'eau, la réaction suivante a lieu :). Ensuite on use de champs magnétiques afin de séparer les nanotubes de leurs impuretés. Les plaques semi-conductrices sont alors plongées dans la solution ainsi préparée pour enfin créer le circuit. "En fin de compte, nous pouvons procéder de telle sorte que les nanotubes sont placés uniquement là où nous le voulons pour former le circuit" explique l'initiateur du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours...) David Johnson.

L'équipe a déjà pu fabriquer des transistors à effet de champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) à partir des nanotubes purifiés et prouvé qu'ils ont des propriétés supérieures aux circuits provenant uniquement de la technique HiPCO, et donc non purifiés. Plus encore, ils ont montré qu'il étaient capables de déterminer le déficit énergétique des nanotubes semi-conducteurs individuels en mesurant le courant dans leur circuit et en variant la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) et la tension (La tension est une force d'extension.) d'entrée.

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