Aux États-Unis, des chercheurs ont établi un nouveau record de vitesse au moyen d’un matériau quantique semi-conducteur. Or, ce matériau peut transporter l’énergie plus rapidement que le silicium. Il s’agit d’un semi-conducteur « super-atomique » qui serait le plus rapide et le plus efficace jamais mis au point.
Des performances prometteuses pour ce semi-conducteur
Les semi-conducteurs ont un rôle majeur dans l’économie mondiale en équipant de nombreux appareils. Toutefois, ils présentent certaines limites qui n’ont pas encore été surpassées. Leur structure atomique génère en effet de petites vibrations et donc des protons, des particules quantiques qui dispersent des électrons ou des excitons de manière quasi instantanée. Or, cela cause une perte énergétique sous forme de chaleur qui réduit la vitesse du transfert d’informations au sein des systèmes électroniques.
Dans un communiqué publié le 26 octobre 2023, des chercheurs de l’Université Columbia (États-Unis) ont néanmoins déclaré avoir découvert un semi-conducteur « super-atomique » très prometteur. Baptisé Re6Se8Cl2, ce dernier serait plus efficace que l’actuel silicium. Ce semi-conducteur a été élaboré à base de rhénium, de sélénium et de chlore.
En son sein, les atomes se regroupent et agissent ensemble comme un super-atome. Cela a pour effet d’offrir à ce composant des performances jamais observées auparavant. Par ailleurs, les excitons se lient aux phonons au lieu de se disperser, ce qui entraîne la formation de quasiparticules : les excitons-polarons acoustiques. Ces dernières peuvent encore transporter de l’énergie, mais beaucoup moins, ce qui limite les pertes.
Un matériau rare et très cher
Dans le silicium, les électrons se déplacent très rapidement, mais perdent en efficacité en rebondissant dans tous les sens. Dans le Re6Se8Cl2, les mouvements sont plus lents, mais bénéficient d’une plus grande constance dans le temps. Selon les chercheurs, les quasiparticules excitons-polarons acoustiques sont capables d’afficher une vitesse deux fois plus importante que celles des électrons présents dans le silicium. Soulignons également que les polarons peuvent se contrôler par la lumière plutôt que par un courant électrique.
Selon les responsables de ces recherches, il est en théorie possible de fabriquer des appareils affichant une rapidité six fois plus élevée que les dispositifs actuels. En revanche, le matériau en question n’est pas prêt d’arriver sur les processeurs, puces et autres systèmes. En effet, le rhénium, l’un de ses composants, fait partie des métaux de transition les plus rares sur Terre. Autrement dit, tout appareil l’intégrant ne serait pas viable économiquement malgré des performances décuplées.
Pour remédier à ce problème, les scientifiques tenteront de remplacer le rhénium par un autre métal moins onéreux. Il s’agit de la prochaine étape de ces recherches. Toutefois, les chercheurs restent assez confiants dans la mesure où il existe encore de nombreux matériaux super-atomiques qui permettent théoriquement de reproduire les mêmes performances.
