Des chercheurs du MIT transforment des molécules en dispositifs électroniques fiables
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont développé une nouvelle approche pour intégrer des matériaux moléculaires dans des dispositifs électroniques, alliant la précision nécessaire à la manipulation de ces matériaux à la scalabilité des techniques de fabrication standard. Cette méthode, en deux étapes, permet de fabriquer d’abord tous les composants du dispositif en utilisant des procédés de fabrication de semi-conducteurs classiques, avant d’incorporer les matériaux moléculaires.
« En introduisant les matériaux délicats dans le processus uniquement après la fabrication des éléments principaux du dispositif, nous pouvons utiliser des procédés conventionnels normalement incompatibles avec ces nanomatériaux », explique Satterthwaite, un des chercheurs impliqués.
Dans leur démonstration, les chercheurs ont créé une structure avec deux électrodes métalliques séparées par un espace précisément dimensionné. Ils ont ensuite déposé une couche moléculaire sur les surfaces des électrodes. Enfin, ils ont utilisé des forces à l’échelle nanométrique pour tirer doucement l’électrode supérieure sur les molécules, formant ainsi le dispositif final de manière non destructive.
À l’échelle nanométrique, des forces différentes de celles que nous connaissons dominent. Par exemple, la force capillaire permet aux liquides de pénétrer dans de petits espaces. En ajustant la rigidité des électrodes, les chercheurs ont pu tirer parti de cette force pour assembler les électrodes et les molécules. Une fois en place, les électrodes sont maintenues stables grâce à la force de van der Waals, qui attire les surfaces les unes vers les autres.
Cette technique a permis de fabriquer plus de 1 000 dispositifs avec des couches moléculaires de moins de 1 nanomètre d’épaisseur, affichant un rendement de 96 % de dispositifs fonctionnels. Ces dispositifs ont également résisté à des dizaines de milliers de cycles électriques sans montrer de signes de dégradation.
« La stabilité est un aspect essentiel pour faire avancer les dispositifs moléculaires vers des applications pratiques, mais cela reste un défi persistant dans le domaine », précise Satterthwaite.
Cette méthode polyvalente permet également l’intégration de dispositifs moléculaires à l’échelle des circuits et des systèmes, dépassant l’étude de dispositifs isolés. Les chercheurs ont démontré cette capacité en construisant un réseau interconnecté de dispositifs de mémoire moléculaire, potentiellement applicable aux plateformes de calcul de prochaine génération.
En outre, cette technique peut être étendue à d’autres matériaux et architectures de dispositifs. À l’avenir, les chercheurs souhaitent explorer de nouvelles classes de dispositifs de calcul et de détection multifonctionnels.
« En permettant l’intégration parfaite de matériaux moléculaires émergents et d’autres matières à l’échelle atomique dans des dispositifs fonctionnels à grande échelle, notre plateforme accélère la découverte et la conception de ces matériaux aux fonctionnalités sur me », ajoute Niroui.
Cette recherche a été partiellement financée par l’Agence américaine des projets de recherche avancée de défense (DARPA), la Semiconductor Research Corporation, la National Science Foundation (NSF) des États-Unis, la MathWorks Fellowship et l’Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique. La fabrication des dispositifs a été réalisée en partie dans les installations MIT.nano.
Source : MIT News
