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Vers une électronique aux propriétés contrôlées au niveau atomique

Une équipe internationale de recherche menée par le professeur Gotthard Seifert, chercheur à l'Université nationale de science et de technologie de Moscou MISiS, a réussi à contrôler les effets excitateurs dans les semi-conducteurs bidimensionnels. Ces travaux ouvrent la voie vers la création d'une électronique aux propriétés contrôlées.

L'étude des matériaux bidimensionnels (les systèmes où les électrons se déplacent seulement selon deux axes sont dits bidimensionnels) est l'une des tâches scientifiques les plus d'actualité. La découverte et l'étude du premier matériau de ce genre, le graphène, a été récompensée en 2010 par le prix Nobel de physique.

Grâce à leurs propriétés, les matériaux bidimensionnels constituent la base des éléments de l'électronique compacte de nouvelle génération. Par exemple, le disulfure de molybdène (MoS2) bidimensionnel affiche une haute mobilité de la charge et permet un rapport "on/off" dans un élément transistor — la vitesse de fonctionnement de l'électronique sur cette base pourrait donc être significativement accélérée.

"Les propriétés optiques uniques des monocouches des matériaux comme le disulfure de molybdène et le diséléniure de tungstène (WSe2) s'expliquent par les excitons : des paires électron-trou liées (quasi-particule porteuse d'une charge positive)", explique le professeur Gotthard Seifert de la MISiS.

Sachant que la création de l'hétérostructure MoS2/WSe2 par application de monocouches séparées l'une sur l'autre entraîne l'apparition dans celle-ci d'un exciton de nouveau type ou l'électron et le trou sont dimensionnellement séparés en couches différentes. "Grâce à l'utilisation des méthodes de spectroscopie et des calculs quanto-chimiques des premiers principes, nous avons découvert une paire électron-trou partiellement chargée dans le MoS2/WSe2, ainsi que sa localisation. Nous avons réussi à contrôler l'énergie de rayonnement de ce nouvel exciton en changeant l'orientation relative des couches", explique Gotthard Seifert.

Selon Gotthard Seifert, par la suite le groupe de recherche a l'intention d'étudier comment la rotation des couches influence les propriétés électroniques des matériaux et ce qui sera créé à partir d'eux : les éléments des panneaux solaires, les transistors et d'autres appareils.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

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