La croissance dirigée de nanofils conduit à des circuits s’assemblant d’eux-mêmes

Il a fallu travailler dur pour obtenir que les semi-conducteurs, éléments constituants de l’électronique, s’assemblent d’eux-mêmes, et jusqu’il y a peu, le succès était limité. Les chercheurs avaient mis au point des méthodes pour faire croître verticalement des nanofils de semi-conducteurs sur une surface, mais les nanofils obtenus étaient courts et désorganisés. Selon ces méthodes, à la fin de leur croissance, ces nanofils doivent être « récoltés » et alignés horizontalement ; du fait qu’ils sont disposés sans ordre, il faut que les chercheurs déterminent leur emplacement, et c’est seulement ensuite qu’ils peuvent les intégrer à des circuits électriques.

Un groupe sous la direction du professeur Ernesto Joselevich, du département de Matériaux et interfaces de l'Institut Weizmann, a réussi à surmonter ces difficultés. Pour la première fois, les chercheurs ont créé des nanofils auto-assemblant (self-integrating) dont la position, la longueur et la direction sont entièrement sous le contrôle des chercheurs.

Ces travaux, rapportés aujourd'hui dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) des Etats-Unis, se basent sur une méthode développée, il y a deux ans, par le professeur Joselevich, consistant à produire des nanofils horizontaux de manière bien organisée. Dans la recherche actuelle, menée par le professeur Joselevich avec le docteur Mark Schvartzman et David Tsivion (de son laboratoire), ainsi qu’avec Olga Raslin et la docteur Diana Mahalu, du département de Physique de la matière condensée, les scientifiques ont fait des progrès, créant des circuits électriques auto-assemblant (self-integrated) à partir de nanofils.

Pour commencer, les chercheurs ont préparé une surface comportant des sillons très fins, puis ils ont ajouté au milieu de ces sillons des particules de catalyseur qui ont servi de noyaux pour la croissance des nanofils. Ce système a défini la position, la longueur et la direction des nanofils. Les chercheurs ont ensuite réussi à créer un transistor à partir de chaque nanofil situé à la surface, produisant ainsi simultanément des centaines de transistors. Les nanofils ont aussi été utilisés pour créer un composant électronique plus complexe, un circuit logique fonctionnant appelé décodeur d’adresses, pièce essentielle des ordinateurs. Ces idées et ces découvertes ont fait gagner à Joselevich une subvention de haut niveau du European Research Council.

Le professeur Joselevich explique : « Notre méthode a rendu possible, pour la première fois, d’élaborer à l’avance la disposition des nanofils pour obtenir les circuits électroniques désirés. » La capacité de produire de manière efficace des circuits à partir de semi-conducteurs auto-assemblant ouvre la porte à une quantité d’applications techniques, parmi lesquelles le développement d’appareils LED, de lasers et de cellules solaires. La recherche du professeur Joselevich est financée par la Carolito Stiftung et par le European Research Council.