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Vers un transistor supraconducteur !

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Des ordinateurs basés sur une électronique supraconductrice fonctionneraient plus vite tout en dépensant moins d'énergie. Une équipe de physiciens suisses, français et allemands vient de mettre au point un matériau dont l'état supraconducteur se contrôle à l'aide d'un simple champ électrique. Un tel matériau pourrait se révéler crucial pour la réalisation de transistors supraconducteurs.

En bleu, la zone devenant supraconductrice sous une certaine température critique et au-dessus d'une certaine différence de potentiel. Les triangles rouges donnent la dépendance de la résistance de la zone étudiée, quand elle est isolante, en fonction de la différence de potentiel. Crédit : Nature

La plupart des composants électronique modernes reposent sur des interfaces entre des matériaux possédant différentes propriétés de conduction, comme les semi-conducteurs. Dans la technologie CMos (Complementary Metal Oxide Semiconductor), une couche d'oxyde métallique, un oxyde de silicium isolant, est déposée sur un semi-conducteur. Les composants de la technologie CMos sont utilisés par exemple pour réaliser des portes logiques en électronique (Nand, OR, etc.).

Depuis plusieurs années, les physiciens du solide travaillant à la réalisation de nouveaux composants électroniques se sont intéressés à des oxydes métalliques possédant des propriétés plus complexes, comme la supraconductivité, la ferroélectricité et même le ferromagnétisme.

Andrea Caviglia, du groupe Triscone à l'université de Genève, et ses collègues des universités d'Orsay et d'Ausburg ont étudié les effets d'un plongeon dans un champ électrique de deux oxydes métalliques ordinairement isolants mis au contact l'un de l'autre, l'aluminate de lanthane (LaAlO3) et le titanate de strontium (SrTiO3). Ces composants présentent une structure cristalline voisine de celle des supraconducteurs à haute température critique. De fait, l'année dernière, les chercheurs avaient déjà publié dans Science un article relatant la découverte d'une zone supraconductrice se formant spontanément à basse température entre les deux matériaux précédents.

Modulation à volonté de l'effet de supraconduction

En utilisant le principe des transistors à effet de champ de la technologie CMos, les chercheurs viennent maintenant de découvrir que le passage de l'état isolant à l'état supraconducteur au-dessous d'une certaine température critique pouvait être induit à volonté simplement en changeant la différence de potentiel entre les deux couches de lanthane et de strontium. Les détails de cette découverte sont publiés dans Nature.

Pour le moment, la température de fonctionnement d'un tel dispositif étant  encore très basse, il n'y a pas d'application commerciale en vue. Toutefois, les physiciens pensent que d'autres composants, basés sur un effet ferromagnétique, pourraient être réalisés, qui seraient eux aussi pilotables par une simple différence de potentiel. De manière générale, des dispositifs analogues contrôlés par des champs électriques à l'échelle nanométrique pourraient avoir des applications intéressantes dans le cadre de la nanoélectronique.

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