Le grand

Article du 6 mars 2023

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par Ingrid Fadelli , Tech Xplore

Des chercheurs de l'Université de Kyushu, de l'Institut national des sciences et technologies industrielles avancées (AIST) et de l'Université d'Osaka au Japon ont récemment introduit une nouvelle stratégie pour synthétiser du nitrure de bore hexagonal (hBN) multicouche, un matériau qui pourrait être utilisé pour intégrer différents éléments 2D. matériaux dans les appareils électroniques, tout en préservant leurs propriétés uniques. L'approche proposée, décrite dans un article publié dans Nature Electronics, pourrait faciliter la fabrication de nouveaux dispositifs hautement performants à base de graphène.

"L'isolant 2D atomiquement plat hBN est un matériau clé pour l'intégration de matériaux 2D dans les appareils électroniques", a déclaré Hiroki Ago, l'un des chercheurs qui ont mené l'étude, à Tech Xplore. "Par exemple, la mobilité des porteurs la plus élevée dans le graphène monocouche n'est obtenue que lorsqu'il est pris en sandwich par du hBN multicouche. La supraconductivité observée dans le graphène bicouche torsadé a également besoin de hBN multicouche pour s'isoler de l'environnement."

En plus de sa valeur pour la fabrication de dispositifs à base de graphène, le hBN peut également être utilisé pour intégrer des dichalcogénures de métaux de transition (TMD) dans des dispositifs, obtenant ainsi une forte photoluminescence et une mobilité élevée des porteurs. Cela peut également être utile pour mener des études axées sur la physique du moiré.

Malgré ses nombreuses utilisations possibles, la synthèse de hBN de haute qualité s’est révélée jusqu’à présent difficile, notamment par rapport à la synthèse d’autres matériaux 2D. Les hBN produits à l’aide des méthodes existantes sont généralement trop fins ou peu homogènes.

"Bien que des résultats prometteurs aient été obtenus en utilisant le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), celui-ci est uniquement limité au hBN monocouche, mais le hBN monocouche n'est pas assez épais pour filtrer les effets environnementaux", a déclaré Ago. "Ainsi, contrôler l'épaisseur du hBN reste un défi en raison des interactions complexes entre les espèces B et N et le substrat catalytique."

L'objectif principal de l'étude récente menée par Ago et ses collègues était d'identifier une stratégie permettant de produire du hBN d'une épaisseur uniforme à différentes échelles répondant aux besoins de différents appareils. L’équipe souhaitait également permettre l’intégration réussie du hBN synthétisé avec le graphène, obtenant ainsi des dispositifs fiables et hautement performants à l’échelle d’une tranche.

La stratégie qu'ils ont conçue est basée sur le CVD, un processus chimique couramment utilisé pour développer du hBN et d'autres matériaux 2D. Bien que ce processus ait été appliqué dans des travaux antérieurs, il n’a pas toujours abouti à un hBN homogène et de bonne qualité.