Le graphene montre des propriétés semi-conductrices

Des chercheurs du Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) ont découvert une nouvelle méthode pour contrôler la nature du graphène, franchissant ainsi une étape vers une utilisation industrielle du graphène en électronique.

Sarij Nayak, professeur au département de physique et d’astronomie de Rensselaer, avec le post doc Philip Shemella, ont démontré que la chimie de surface du substrat sur lequel le graphene est déposé joue un rôle clé sur les propriété conductrice du matériau.

Les excellentes propriétés conductrices du graphène le rendent, comme les nanotubes de carbone, très intéressant pour l’électronique du futur. Même à température ambiante, les électrons sont conduits à travers le matériau presque sans résistance, presqu’à la vitesse de la lumière. Cela signifie par exemple qu’un réseau de pistes et de connexions électroniques avec du graphène chaufferait bien moins que du cuivre, améliorant ainsi significativement la consommation et les performances des systèmes électroniques.

Les conclusions que les chercheurs ont apportées sont basées sur des simulations à large échelle de mécanique quantique, réalisées sur les superordinateurs du "Computational Center for Nanotechnology Innovations", situé au RPI. Les résultats montrent que lorsqu’il est déposé sur une surface traitée à l’oxygène, le graphene montre des propriétés semi-conductrices.

Alors que lorsqu’il est déposé sur un matériau traité à l’hydrogène, le graphène montre des propriétés métalliques. Ainsi, suivant la nature de la composition chimique de la surface, il est possible de contrôler la nature du graphène pour qu’il soit métallique, ou semi-conducteur. En bref, les chercheurs peuvent adapter la nature du graphène tout simplement suivant leurs besoins.

Typiquement, lorsqu’on produit le graphène, tout comme pour les nanotubes de carbone, une partie est composée de feuilles de graphène semi-conducteur, l’autre partie de graphène métallique. Il serait presqu’impossible de séparer les deux types pour une production de graphène à grande échelle, et donc fabriquer industriellement des systèmes électroniques à base de graphène nécessiterait qu’il soit composé uniquement de métallique ou de semiconducteur. La nouvelle méthode pour rendre le graphène soit métallique soit semiconducteur est donc un pas pour l’utilisation du graphène à grande échelle.

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