Les fils de cuivre des puces électroniques conduisent moins bien l’électricité lorsqu’ils deviennent très fins. Des chercheurs de Cornell proposent une piste différente.
Leurs nanofils d’arséniure de niobium deviennent au contraire plus conducteurs à l’échelle nanométrique, ce qui pourrait intéresser les prochaines générations de composants.
Une image au microscope électronique à balayage montre des nanofils d'arséniure de niobium encore attachés à une matière première en vrac.
L’arséniure de niobium, ou NbAs, appartient à la famille des semi-métaux de Weyl. Ces matériaux possèdent des électrons qui circulent à leur surface. Ces électrons se déplacent rapidement et subissent moins de perturbations que ceux présents dans le volume du matériau.
Cette particularité devient importante lorsque le diamètre d’un fil diminue. Dans un fil de cuivre, les électrons rencontrent davantage les surfaces internes. Ces interactions augmentent la résistance électrique et limitent la miniaturisation des connexions entre les transistors.
Les chercheurs ont fabriqué des nanofils monocristallins grâce à un procédé appelé nanomoulage thermomécanique. Le matériau est pressé à haute température dans un moule poreux. Après le retrait du moule, le fil obtenu est déposé sur une plaquette de silicium.
Cette méthode permet de contrôler le diamètre des fils jusqu’à environ 10 nanomètres. Les scientifiques ont ainsi pu comparer précisément leur comportement lorsque leur taille diminuait. Le résultat confirme une propriété inhabituelle, absente des conducteurs métalliques classiques.
À cette échelle, les nanofils d’arséniure de niobium conduisent mieux que le cuivre. Leur comportement reste également robuste à température ambiante.
Le résultat ne signifie toutefois pas que l’arséniure de niobium remplacera bientôt le cuivre dans toutes les puces. L’arsenic dont dérive l’arséniure de niobium est toxique, ce qui complique fortement la fabrication et la gestion des composants. La compatibilité avec les procédés industriels devra aussi être étudiée.
L’intérêt principal se situe donc dans la démonstration d’un principe. D’autres matériaux devront aussi être examinés pour rechercher, s'ils existent, des candidats plus sûrs et compatibles avec l’industrie.