Une mémoire flash combinant le graphène et de la molybdénite

Les chercheurs de l’EPFL ont combiné deux matériaux aux propriétés électroniques avantageuses, le graphène et la molybdénite, dans un prototype de mémoire flash qui est très prometteur en termes de performance, de taille, de souplesse et de consommation d’énergie.

Après la puce molybdénite, nous avons maintenant la mémoire flash molybdénite; c’est un pas en avant significatif dans l’utilisation de ce nouveau matériau dans des applications électroniques. Pour pousser plus loin les recherches, les scientifiques du Laboratoire d’électronique et des structures nanométriques de l’EPFL (LANES) ont combiné les avantages de ce matériau semi-conducteur avec ceux d’un autre matériau tout aussi intéressant: le graphène. Les résultats de leur recherche ont été publiés récemment dans la revue ACS Nano.

Il y a deux ans, l’équipe a révélé les propriétés électroniques très prometteuses de la molybdénite (MoS2), un minéral qui est très abondant dans la nature. Plusieurs mois plus tard, ils ont démontré la possibilité de construire une puce molybdénite efficace. Aujourd’hui, ils sont allés encore plus loin en l’utilisant pour développer un prototype de mémoire flash. C’est une cellule qui peut non seulement stocker des données, mais aussi les maintenir en absence d’électricité. C’est le type de mémoire utilisé dans les appareils numériques comme les appareils photo, téléphones, ordinateurs portables, imprimantes, et clés USB.

Avec notre mémoire, nous avons combiné les propriétés électroniques uniques du MoS2 avec une conductivité étonnante du graphène.

– Andras Kis, auteur de l’étude et directeur de LANES

La molybdénite et le graphène ont beaucoup de choses en commun. Les deux combinés devraient dépasser les limites physiques de nos puces de silicium actuels et des transistors électroniques. Leur structure chimique à deux dimensions leur donne un énorme potentiel de miniaturisation et de flexibilité.

Bien que le graphène soit un meilleur conducteur, la molybdénite a des propriétés semi-conductrices avantageuses. Le MoS2 a une bande interdite dans sa structure électronique, ce que le graphène ne possède pas. Cette fonctionnalité lui permet de passer très facilement d’un état allumé (on) à un état éteint (off), et donc il utilise moins d’électricité. Utilisés conjointement, les deux matériaux peuvent ainsi combiner leurs avantages uniques.

Le prototype de transistor développé par LANES a été conçu comme un sandwich en utilisant la géométrie à effet de champ. Au milieu, à la place du silicium, une couche mince de MoS2 est utilisée. En dessous, les électrodes qui transmettent l’électricité à la couche MoS2 sont fabriqués avec du graphène. Dans la couche de dessus, les scientifiques ont également inclus un élément composé de plusieurs couches de graphène qui capture la charge électrique et le stocke en mémoire.

La combinaison de ces deux matériaux nous a permis de faire de grands progrès dans la miniaturisation, et aussi en utilisant les transistors à base de ces matériaux, nous pouvons fabriquer des dispositifs nanoélectroniques flexibles.

– Andras Kis

Le prototype stocke un bit de mémoire comme une cellule traditionnelle. Cependant, selon les scientifiques, vu que la molybdénite est plus mince que le silicium et plus sensible à la charge, il permet de stocker des données plus efficacement.