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High mobilitY Printed nEtwoRks of 2D Semiconductors for advanced electrONICs

Description du projet

Des dispositifs électroniques plus performants sur des matériaux semi-conducteurs 2D

L’évolution rapide de l’électronique portable et de l’internet des objets exige des circuits électroniques imprimés moins chers, plus souples et plus performants. En dépit des progrès réalisés dans ce domaine, les dispositifs électroniques imprimés actuels accusent toujours un retard considérable en termes de mobilité par rapport aux dispositifs électroniques traditionnels à base de silicium. Le projet HYPERSONIC, financé par le CEI, entend combler cette lacune. Les chercheurs feront appel à des nanofeuillets semi-conducteurs 2D pour atteindre des mobilités de 100 cm2/Vs, proches de celles du silicium. Leur stratégie consiste à réticuler chimiquement les nanofeuillets et à synthétiser des nanofeuillets à haut rapport d’aspect afin de minimiser la résistance de jonction. Si elle est couronnée de succès, cette approche révolutionnaire pourrait surpasser les normes actuelles et produire des dispositifs électroniques ultra-économiques et extrêmement performants, ouvrant la voie à des réseaux de capteurs portables de nouvelle génération dotés de circuits numériques et analogiques intégrés et imprimés.

Objectif

Future technological innovations in areas such as the Internet of things and wearable electronics require cheap, easily deformable and reasonably performing printed electronic circuitries. However, current state-of-the-art (SoA) printed electronic devices show mobilities of ~10 cm2/Vs, about ×100 lower than traditional Si-electronics. A promising solution to print devices from 2D semiconducting nanosheets gives relatively low mobilities (~0.1 cm2/Vs) due to the rate-limiting nature of charge transfer (CT) across inter-nanosheet junctions. By minimising the junction resistance RJ, the mobility of printed devices could match that of individual nanosheets, i.e. up to 1000 cm2/Vs for phosphorene, competing with Si. HYPERSONIC is a high-risk, high-gain interdisciplinary project exploiting new chemical and physical approaches to minimise RJ in printed nanosheet networks, leading to ultra-cheap printed devices with a performance ×10–100 beyond the SoA. The chemical approach relies on chemical crosslinking of nanosheets with (semi)conducting molecules to boost inter-nanosheet CT. The physical approach involves synthesising high-aspect-ratio nanosheets, leading to low bending rigidity and increased inter-nanosheet interactions, yielding conformal, large-area junctions of >10e4 nm2 to dramatically reduce RJ. Our radical new technology will use a range of n- or p-type nanosheets to achieve printed networks with mobilities of up to 1000 cm2/Vs. A comprehensive electrical characterisation of all nanosheet networks will allow us to not only identify those with ultra-high mobility but also to fully control the relation between basic physics/chemistry and network mobility. We will demonstrate the utility of our technology by using our best-performing networks as complementary field-effect devices in next- generation, integrated, wearable sensor arrays. Printed digital and analog circuits will read and amplify sensor signals, demonstrating a potential commercialisable application.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-EIC - HORIZON EIC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-EIC-2023-PATHFINDEROPEN-01

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Coordinateur

UNIVERSITE DE STRASBOURG
Contribution nette de l'UE
€ 1 031 416,25
Coût total
€ 1 031 416,25

Participants (6)

Partenaires (1)