Epais d'un atome, le plus petit transistor du monde est en graphène

C’est un nouvel espoir qui se lève pour la miniaturisation en électronique. Des chercheurs britanniques sont parvenus à créer un transistor en le gravant sur une feuille de graphène. La loi de Moore devrait ainsi probablement survivre un peu plus longtemps.

Tous les calculs des théoriciens et les expériences le démontraient, un réseau cristallin formé d’une couche d’atomes n’était pas stable et devait littéralement voler en éclats, mis en pièces par les fluctuations thermiques. Pourtant, en 2004, des chercheurs de l’Université de Manchester donnèrent tort à des théoriciens du calibre de Lev Landau et Rudolph Peierls en découvrant l’existence du graphène. Une véritable révolution allait s’en suivre. Aujourd’hui, on ne compte plus les publications et les découvertes associées par exemple à des feuilles de graphène enroulées bien particulières : les nanotubes de carbone.


Le graphène est le porteur de bien des espoirs actuellement car la loi de Moore est en train de s’essouffler. Rappelons que celle-ci, suggérée par les progrès de l’électronique, affirme que le nombre de transistors sur une puce double tous les deux ans environ. Or, à mesure que la miniaturisation se poursuit, on se rapproche de la limite thermodynamique impliquée par les travaux de Landau et Peierls. Les couches de silicium sur lesquelles sont gravées les transistors menacent donc de s’évaporer, cette limite devant être atteinte dans 10 à 20 ans. Un grave problème se posera alors quand les couches auront une épaisseur de 10 nanomètres environ.
Gravure par faisceaux électroniques

Le graphène offre l’espoir de dépasser cette limite car, bien que constitué d’un réseau en deux dimensions d’atomes de carbone, il est remarquablement stable et offre un contre-exemple aux « théorèmes » des théoriciens. Il devrait être possible de réaliser avec lui des transistors encore plus miniaturisés mais qui ne seraient plus basés sur le silicium.

Un pas important vient d’être réalisé, toujours à l’Université de Manchester, par André Geim, l'un des découvreurs du graphène, et ses collègues. Ils viennent en effet de réussir à construire un transistor en le gravant avec des faisceaux d'électrons dans du graphène. Il s’agit du plus petit transistor réalisé au monde à ce jour, un atome d’épaisseur et une dizaine de long !

Il est donc effectivement possible de graver des circuits électroniques complexes sur une feuille de graphène comme on le ferait sur une galette de silicium. La validité de la loi de Moore devrait pouvoir être prolongée quelque temps…sauf que l’on ne sait toujours pas graver des circuits avec une précision véritablement nanométrique. Pour obtenir des faisceaux suffisamment concentrés, il faut en effet utiliser des longueurs d’ondes de plus en plus courtes et passer du domaine des ultraviolets aux rayons X, ce qui est de plus en plus difficile.