Un transistor basé sur l’exciton, particule peu connue du grand public, a pour la première fois fonctionné à température ambiante. Cette découverte réalisée à l’EPFL pourrait mener à des dispositifs plus économes, rapides et compacts. Elle fait l’objet d’une publication ce mardi dans Nature .
Le coup de maître des chercheurs de l’EPFL est d’avoir pu contrôler à la fois la durée de vie et la mobilité des excitons dans la matière. Ils y sont parvenus grâce à l’utilisation de deux matériaux 2D, le tungsten diselenide (WSe2) et le disulfure de molybdène(MoS2).
«En ces matières, les excitons se caractérisent par un lien électrostatique particulièrement fort et surtout, ils ne sont pas rapidement détruits s à température ambiante», explique Andras Kis.
Les scientifiques ont utilisé le fait que l’électron se plaçait systématiquement dans la couche de MoS2 et le trou dans celle de WSe2, ce qui allongeait considérablement la durée de vie de l’exciton.
Avec deux chercheurs japonais ils ont prolongé cette dernière en protégeant les couches semi-conductrices d’environnement par du nitrure de bore (BN).
« Nous créons ainsi des particules d’un genre particulier, dont les deux parties sont séparées par un espace plus important que dans le cas des excitons traditionnels, décrit le chercheur. Le processus amenant à la recombinaison de l’électron et du trou et à la production de lumière est donc retardé. C’est ce moment, durant lequel les excitons fonctionnent plus longtemps comme un dipôle, qui rend possible de les contrôler et de les déplacer en utilisant un champ électrique.”
Nouvelles voies en excitonique
La découverte ouvre la voie à une panoplie de nouvelles possibilités en excitonique, un domaine qui, après ceux de la photonique et de la spintronique, s’avère des plus prometteurs.
«Nos travaux ont démontré qu’en manipulant les excitons, nous nous trouvions tout simplement face à une manière alternative de faire de l’électronique, décrit Andras Kis, qui dirige le Laboratoire d’électronique et structures à l’échelle nanométrique de l’EPFL (LANES). Nous sommes à l’orée d’un champ totalement novateur, dont nous ne mesurons pas encore toute l’étendue».
Cette découverte pourrait notamment mener à la création de dispositifs optoélectroniques plus économes en énergie, plus rapides et plus compacts. Il sera possible d’associer, dans le même appareil, transmission optique et système de traitement électronique des données, minimisant le nombre d’opérations et augmentant donc l’efficacité des systèmes.
