Le graphène, ce matériau, qui est composé d'un seul plan d'un cristal de graphite, et qui a donc la même structure réticulaire qu'un nanotube déroulé, partage un grand nombre des propriétés mirobolantes des nanotubes de carbone, et notamment la mobilité électronique la plus élevée, à température ambiante, parmi tous les matériaux connus.
Ces propriétés font des structures à base de carbone des composants idéaux pour les applications dans les circuits à haute fréquence. De plus, la nature intrinsèquement bidimensionnelle du graphène le rend spécialement adapté à la fabrication de composants électroniques et de circuits intégrés, en utilisant les procédés planaires familiers à l'industrie des semiconducteurs.
Représentation du graphène
En utilisant ce "matériaux-miracle", les chercheurs du Centre de Recherche J. Watson de IBM à Yorktown Heights ont fabriqué des transistors de type top-gated, c'est-à-dire avec une grille déposée par-dessus. Une fois caractérisés, les transistors n'ont pas déçu : ils se comportent comme des transistors à effet de champ (FET) usuels, avec une fréquence de coupure (cutoff frequency) qui peut atteindre les 26 GHz pour une longueur de grille de 150 nm. Dans l'article qui est paru en ligne sous forme de preprint, les auteurs de l'étude signalent que leurs résultats indiquent que, à condition de pouvoir maintenir la mobilité élevée du graphène pendant tout le procédé de fabrication, des composants FET caractérisés par une fréquence de coupure avoisinant le TeraHertz (le Saint Graal des technologues) pourront être réalisés avec une longueur de grille de seulement 50 nm. Rappelons qu'avec des composants à base de silicium, on doit réduire la taille de la grille au-dessous de 30 nm pour pouvoir atteindre des fréquences d'environ 300 GHz.
Le hic (car il y a toujours un hic) est que pour l'instant, le diélectrique de la grille diminue drastiquement les performances du transistor graphénique, en jetant ainsi aux orties les bienfaits de la mobilité intrinsèque du matériau. Le procédé de fabrication devra donc être sensiblement amélioré avant que ces composants innovants puissent tenir leurs promesses.
Le silicium n'est sûrement pas le matériau du futur, mais ce futur sans silicium ne fait que s'annoncer.
