Des transistors plus rapides grâce aux oxydes

Des physiciens de l'université d'Augsbourg remplacent des matériaux semi-conducteurs traditionnels par des cristaux d'oxydes. Les composants utilisés en microélectronique deviennent de plus en plus petits et performants. Les transistors traditionnels se basant sur des semi-conducteurs atteindront toutefois bientôt les limites de la miniaturisation. Comme présenté dans le dernier numéro de la revue "Science", des physiciens du Centers for Electronic Correlations and Magnetism (EKM) du programme de recherche coordonnée 484 "phénomènes coopératifs dans les corps solides" ont développé une nouvelle manière de miniaturiser les transistors en collaboration avec des physiciens de Penn State University (en Pennsylvanie, USA).


Ils ont montré que les transistors particulièrement rapides (transistors High-Electron-Mobility: HEMTs) habituellement développés à base de semi-conducteurs tels que le silicium ou le gallium arsenid, peuvent également être développés avec des oxydes. Le grand avantage des oxydes par rapport aux semi-conducteurs est que les oxydes peuvent être fabriqués avec des propriétés matérielles, comme par exemple avec une densité particulièrement élevée en électrons (ce qui est impossible à obtenir avec des semi-conducteurs). L'utilisation de ces oxydes permettrait donc une miniaturisation encore plus petite des transistors (Science express, 24 août 2006).

Entre deux couches de différents oxydes, il se forme une couche limite très fine (seulement 2nm) qui se compose d'un nuage d'électrons. Dans cette couche limite, les électrons se trouvent dans un état quantique empêchant tout mouvement perpendiculaire à cette couche. Ainsi le courant électrique ne peut circuler que parallèlement aux couches. Les électrons forment alors un gaz d'électrons bidimensionnel. Pour cette raison, ils sont très mobiles et rapides.