Des nanotunnels dans le carbure de silicium

Creuser un réseau de nanotunnels tous alignés dans le carbure de silicium, c’est possible avec des atomes d’hydrogène ! Suivant leur teneur, l’interface obtenue est semi-conductrice ou métallique. Cette découverte de physiciens de l’Iramis élargit encore le spectre d’applications d’un matériau fascinant.

Le carbure de silicium présente des structures de surface étonnamment diversifiées. Riches en silicium ou en carbone, pouvant porter des rangées d’atomes (C ou Si) chimiquement actives ou passives, ou encore des nanofils de silicium, voire même des feuillets de graphène (plans de carbone d’épaisseur monoatomique).

À la dizaine de structures répertoriées, des chercheurs de l’Iramis en ont ajouté quelques autres, façonnées grâce à des atomes d’hydrogène. Ils ont observé une structuration de l’interface en « nanotunnels », alignés et parallèles. Cette organisation a la propriété de devenir alternativement semi-conductrice, puis métallique et enfin à nouveau semi-conductrice selon son degré d’hydrogénation. Ces résultats ont été obtenus grâce à l’interprétation, à l’aide de simulations numériques ab initio, d’expériences de pointe (étude par rayonnement synchrotron, techniques de spectroscopies vibrationnelles).

Le carbure de silicium est un semi-conducteur biocompatible et adapté à l’électronique de grande puissance, exposée à des températures élevées ou des radiations ionisantes. Les nanostructures de surface mises au jour pourraient conduire à de nombreuses réalisations en électronique, chimie, stockage, analyse et biotechnologie.

Ces travaux ont été réalisés par une collaboration incluant une entreprise franco-américaine, les universités de Gènes (Italie), de Lorraine (Nancy) et Pierre et Marie Curie (Paris), le synchrotron Soleil et l’Iramis.

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