La palette de semi-conducteurs 2D pour l'(opto)électronique s'agrandit

Publié par Redbran le 11/05/2022 à 13:00
Source: CNRS INC
Des scientifiques du Laboratoire de nanochimie de l'Institut de science et d'ingénierie supramoléculaires (CNRS/Université de Strasbourg), en collaboration avec l'Université technique de Dresde (Allemagne), ont mis au point une méthode de production de phosphore (Le phosphore est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole P et...) violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge...), semi-conducteur (Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un...) 2D de grande qualité pour des applications en (opto)électronique. Ces résultats sont publiés dans la revue Journal of the American Chemical Society.


© Paolo Samorì

Les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) 2D ont attiré beaucoup l'attention en raison de leurs propriétés électriques et optiques fascinantes, permettant une large gamme d'applications de haute performance en nanoélectronique, en optoélectronique, en spintronique, etc. De nouvelles caractéristiques inédites résultent de l'assemblage de jonctions P-N basées sur l'intégration de semi-conducteurs 2D de type P et de type N adaptés. Le premier, de type P, peut conduire des trous (charges positives), alors que le second, de type N, conduit des électrons (charges négatives). Néanmoins, l'essentiel des semi-conducteurs 2D connus est de type N et les semi-conducteurs de type P découverts à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) restent rares, ce qui limite sévèrement le degré de liberté (La notion de degré de liberté recouvre plusieurs notions en sciences et ingénierie :) des jonctions P-N. Il est donc crucial de découvrir de nouveaux semi-conducteurs 2D de type P afin de stimuler le développement de nouvelles architectures (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans,...) pour les technologies (opto)électroniques complémentaires à haut rendement énergétique de la prochaine génération.

Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...), le phosphore violet (PV), forme stable du phosphore, est un des candidats les plus prometteurs pour changer la donne dans la famille des semi-conducteurs 2D de type P, en grande partie grâce à sa stabilité supérieure à celle du phosphore noir, lui aussi semi-conducteur de type P. Cependant, la production de feuilles ultrafines de PV de haute qualité*, nécessaire pour leur insertion dans des jonctions P-N, reste difficile, ce qui limite encore son utilisation dans des dispositifs (opto)électroniques.

Des scientifiques du Laboratoire de nanochimie de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) et d'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la...) supramoléculaires (CNRS/Université de Strasbourg), en collaboration avec l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) technique de Dresde (Allemagne),ont développé une nouvelle stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie...) de synthèse pour produire des feuillets de PV de haute qualité de quelques monocouches d'épaisseur. Après avoir fait croître des cristaux de PV de taille centimétrique, ils ont réalisé une sonication** douce en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) pour "décoller" des nanofeuilles de PV ultra-purs, de grande dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une...) (jusqu'à 2 μm2) et de faible épaisseur (jusqu'à la monocouche). Différents dispositifs en couches minces tels que des transistors à effet de champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:), des photodétecteurs et des circuits logiques CMOS ("complementary metal oxide semiconductor") présentant d'excellentes performances électriques et optiques ont ainsi pu être réalisés. Résultats qui montrent que le phosphore violet n'a pas fini de faire parler de lui...

Notes:
(*) Moins le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) est épais, meilleure est la mobilité des charges. D'où de meilleures performances électriques et optiques.
(**) Exposition aux ultrasons dont la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) élevée est supérieure à 20 kHz.


Référence:
Antonio Gaetano Ricciardulli, Ye Wang, Sheng Yang & Paolo Samorì
Two-Dimensional Violet Phosphorus: A p-Type Semiconductor for (Opto)electronics
J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 3660−3666.
https://doi.org/10.1021/jacs.1c12931

Contacts:
- Paolo Samori - Enseignant chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) à l'Institut de science et d'ingénierie supramoléculaires - samori at unistra.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) - Institut de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) - inc.communication at cnrs.fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
- Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie,...) - Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC - inc.communication at cnrs.fr
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