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Le transistor du futur sera-t-il en molybdène ?

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Une couche bidimensionnelle d'un minéral connu sous le nom de molybdénite se comporte comme un semi-conducteur selon les chercheurs de l'école polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Abondante dans la nature, la molybdénite a le potentiel de détrôner le graphène dans la course au transistor du futur.

Un schéma montrant un transistor formé d'une couche de MoS2. © EPFL

Dans beaucoup de laboratoires de physique du solide par le monde, des études sont menées pour concevoir des transistors plus petits et moins gourmands en énergie. On spécule parfois aussi sur une nanoélectronique qui pourrait  concrétiser certains rêves de la science-fiction et en particulier à atteindre la fameuse singularité avancée par les transhumanistes. Plus sobrement, toute nouvelle découverte permettant à la loi de Moore de perdurer un peu plus longtemps est évidemment la bienvenue.

C'est ainsi que l'on a attribué le prix Nobel de physique aux découvreurs du graphène car ce matériau bidimensionnel a bel et bien le potentiel de remplacer le silicium pour l'électronique du futur. Malheureusement, contrairement aux semi-conducteurs, le graphène ne possède pas naturellement de « gap » d'énergie, c'est-à-dire un intervalle entre une bande d'énergie de valence et une bande d'énergie de conduction pour les électrons qui s'y déplacent. De plus, il n'est pas particulièrement facile à fabriquer.

La molybdénite concurrence le graphène

Toutefois, il existe un minéral de formule MoS2, la molybdénite, que l'on trouve en grande quantité à l'état naturel et qui est utilisé dans des alliages avec les aciers ou pour des additifs dans les lubrifiants. Or, selon un article publié dans Nature Nanotechnology par les chercheurs du laboratoire d'électronique et structures à l'échelle nanométrique de l'EPFL, un feuillet bidimensionnel de molybdénite se comporte comme un excellent semi-conducteur.

Ils ont pu montrer que dans un feuillet de 0,65 nanomètre de MoS2, les électrons peuvent se déplacer aussi facilement que dans une couche de silicium de 2 nanomètres d'épaisseur. Comme on ne sait pas fabriquer des couches aussi fines avec du silicium, la molybdénite apparaît donc comme un meilleur candidat que le graphène (puisque moins chère et se comportant directement comme un semi-conducteur) pour fabriquer des transistors plus petits dans un avenir proche.

Les physiciens affirment déjà que l'on peut réaliser avec de la molybdénite des transistors 100.000 fois moins gourmands en énergie à l'état de veille. On devrait aussi pouvoir s'en servir pour fabriquer des diodes électroluminescentes et des cellules solaires.

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