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Matière

Vers des puces organiques imprimables

Il y a un demi-siècle, les laboratoires Bell de Murray Hill, dans le New Jersey, changeaient la face du monde avec l'invention du transistor. Depuis, ce dispositif n'a cessé d'évoluer : il s'est fait plus petit, plus rapide, et il est devenu omniprésent puisqu'on le trouve aussi bien dans les ordinateurs que dans les grille-pain. Cependant, les puces en silicium sont encore trop chères et présentent des contraintes trop importantes pour certaines applications. Dans les laboratoires de Lucent Technologies, Howard Katz et son équipe comptent bien y remédier en misant non pas sur le silicium, mais sur la chimie organique. Des semi-conducteurs organiques, affirme Howard Katz, seraient bon marché, faciles à produire et à imprimer sur des feuilles de plastique souples de façon à recouvrir de vastes surfaces irrégulières. Des prototypes électroniques ont déjà été fabriqués. Les transistors chimiques pourraient être utilisés dans la fabrication de jouets, de capteurs et, si tout se déroule comme prévu, dans la fabrication d'étiquettes d'identification par fréquence radio - les codes-barres du futur - qui relaieront, en temps réel, des informations concernant le stock et les besoins d'achat d'un magasin à un ordinateur central. Mais Howard Katz précise que la commercialisation des semi-conducteurs organiques ne se fera pas avant plusieurs années. "Chaque composante nécessite des recherches supplémentaires afin d'acquérir une excellente fiabilité." Howard Katz a inventé, puis testé près d'une centaine de matériaux depuis qu'il a lancé le projet, il y a dix ans. "Lorsque je conçois ces pièces, je dois optimiser leurs propriétés électriques mais également tenir compte de l'utilisation qui en sera faite", explique-t-il. Aujourd'hui, il mène des expériences sur un nouveau composé : par déposition de vapeur, il cherche à recouvrir une surface test en silicium d'une fine pellicule de polymère. Pour cela, il introduit la surface ainsi qu'une petite quantité de polymère dans une chambre, fait le vide, puis chauffe lentement la chambre. "A partir d'une certaine température, l'évaporation du polymère commence, explique-t-il, puis la vapeur recouvre toutes les surfaces de la chambre." Une fois que la surface de silicium est recouverte de polymère, Howard Katz introduit de l'azote pour remettre la chambre sous pression et décoller la couche. "Il suffit d'une couche de 10 nanomètres d'épaisseur pour conduire le courant, commente le scientifique. Par une nouvelle opération de déposition de vapeur, les pellicules organiques sont ensuite recouvertes de fils d'or. "Ces fils constituent des lignes de contact qui nous permettent d'étudier les propriétés électriques du matériau, poursuit Howard Katz. C'est à ce stade que l'on peut savoir si le composé que nous avons fabriqué est un semi-conducteur ou non." La procédure de test s'effectue au microscope. "Nous mettons les fils d'or en contact avec des sondes semblables à des aiguilles, puis nous les mettons sous tension et nous observons ce qui se passe." "Beaucoup de choses nous échappent, mais les semi-conducteurs sont efficaces", commente Howard Katz. Il précise qu'à terme les fils d'or seront remplacés par une encre conductrice qui pourra être déposée sur les puces à l'aide d'imprimantes à jet d'encre. L'autre voie suivie par les physiciens est la puce électronique "moléculaire". Ces dernières années, la course à la miniaturisation a poussé les chercheurs à utiliser des nanotubes de carbone, des structures cylindriques dont le diamètre est 100 000 fois plus petit que celui d'un cheveu. Ces tubes d'environ un milliardième de mètre sont constitués d'atomes de carbone liés entre eux. En 1998, les chercheurs d'IBM à Yorktown Heights (New York) ont produit un circuit électronique minuscule composé d'une seule de ces molécules. En 2001, ils ont fabriqué un circuit logique composé de deux transistors moléculaires. Technology Review : http://www.technologyreview.com/articles/demo0503.asp

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