Des scientifiques suédois font une découverte capitale pour le contrôle de la croissance des nanofils
Des scientifiques suédois ont découvert de nouvelles méthodes pour contrôler la croissance et la structure des nanofils au niveau de l'atome. Leurs découvertes, qui éclairent d'un jour nouveau la physique des matériaux, sont le fruit du projet NODE ("Nanowire-based one-dimensional electronics", électronique unidimensionnelle basée sur les nanofils), financé à concurrence d'environ 9,5 millions d'euros par le sixième programme-cadre (FP6) de l'UE. L'étude sera publiée dans le numéro de Nature Nanotechnology de janvier. Les nanofils, également appelés "fils quantiques", sont des bandes uniques d'atomes produits exclusivement en laboratoire. Les nanofils semi-conducteurs sont notamment porteurs de promesses en nanoélectronique, dans la mesure où ils pourraient être utilisés pour relier des composants minuscules au sein de circuits de très petite taille dans un "ordinateur moléculaire". La plupart des matériaux semi-conducteurs utilisés pour fabriquer des nanofils développent des irrégularités et des défauts au fil de leur croissance. Or, ces défauts ont un impact négatif sur les propriétés électroniques et optiques des matériaux. Dans le cadre de ces récentes recherches, les scientifiques ont utilisé de l'arséniure d'indium (InAs), un métal précieux en nanoélectronique, en spintronique et pour le transport d'électrons, afin de déterminer comment mieux contrôler la structure des nanofils. "Le diamètre des nanofils et la température de fabrication sont deux des principaux paramètres nécessaires pour contrôler la structure cristalline", explique un des co-auteurs de l'étude, Kimberly Dick, de l'université de Lund en Suède. "Mais, au total, il est nécessaire de contrôler entre 10 et 12 paramètres différents, au moins, lors de la fabrication de nanofils." Les chercheurs ont développé des nanofils de 10 à 100 nanomètres de diamètre environ et de quelques micromètres de long. Pour ce faire, ils "ont cuit" le matériau à l'état gazeux en utilisant des "grains" d'or microscopiques au début du fil, le diamètre de ce dernier étant contrôlé en modifiant la taille des grains. Ils sont ainsi parvenus à démontrer qu'il est possible de contrôler la croissance des nanofils et, partant, de réduire considérablement les irrégularités. Les chercheurs ont par ailleurs créé différentes structures cristallines du même matériau en faisant varier la température entre 400 et 480 °C. Grâce à l'adaptation sélective de la structure cristalline de l'InAs, ils ont réussi à créer de façon régulière des "réseaux superposés" très solides au sein de nanofils uniques. Les scientifiques ont démontré qu'il est possible de fabriquer des nanofils sans défaut et d'alterner différentes structures cristallines sur un même nanofil. Ces nouvelles techniques, qui, d'après les auteurs, pourraient être appliquées à d'autres matériaux semi-conducteurs, ouvrent la voie au développement de nouvelles applications pour les nanofils. Cette étude vient soutenir, preuve expérimentale à l'appui, une théorie qui a fait l'objet d'âpres discussions. "Bien qu'une structure cristalline basée sur le diamètre ait été proposée par de nombreux auteurs, c'est la première fois qu'un tel effet est démontré à titre expérimental, avec un niveau de contrôle élevé", peut-on lire dans l'étude. Les images de microscopie électronique montrent que l'agencement des atomes au sein du cristal du nanofil est parfaitement identique aux simulations théoriques. D'après le Professeur Lars Samuelson, qui travaille également à l'université de Lund, "Les résultats obtenus ici assoient notre position dans ce domaine de la science et de la technologie et confèrent une plus grande crédibilité à nos ambitions." Les auteurs espèrent que leurs découvertes déboucheront sur des avancées dans le domaine des applications d'émission de lumière et de cellules solaires.
Pays
Suède