Le silicium est en train de mourir.
Pas aujourd’hui. Pas demain. Mais la physique manque de place. Nous avons intégré des milliards de transistors dans des processeurs modernes, pressant l’élément jusqu’à ce qu’il refuse de rétrécir davantage. Si nous voulons des ordinateurs plus rapides, nous ne pouvons pas continuer à créer des versions plus petites de ce que nous avons déjà.
Les scientifiques étudient le disulumide de molybdène (MoS2).
Il fait partie de la famille des dichalcogénures de métaux de transition (TMD). Atomiquement mince. Seulement trois atomes de haut : du molybdène pris en sandwich entre des couches de soufre. Prometteur? Absolument. Le problème n’est pas le matériau lui-même. Il s’agit de mettre les éléments sur la puce sans la détruire.
La chirurgie est trop précise
Les fabricants doivent éliminer la couche supérieure de soufre. Laissez le molybdène tranquille. C’est un travail délicat.
Actuellement, ils utilisent le plasma. Particules à haute énergie. Même état de la matière que le soleil, un domaine que le Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) du DOE étudie depuis 75 ans. Lorsque ces ions plasma touchent la surface du TMD, ils détachent les atomes de soufre.
Mais la physique est compliquée.
Il n’y a presque aucune marge d’erreur entre « le soufre tombe » et « le molybdène est détruit ». Frapper trop fort ? Plaquette en ruine. Trop mou ? Rien ne se passe. Parce que les seuils énergétiques se chevauchent, une fabrication cohérente est un cauchemar.
Yury Polyachenko et son équipe ont trouvé un code de triche.
Ils ont enduit le matériau d’oxygène ou de fluor avant de le frapper avec du plasma. Des simulations informatiques, publiées dans The Journal of Physical Chemistry Letters, montrent l’énergie nécessaire pour éliminer drastiquement les gouttes de soufre. D’environ 30 électrons volts jusqu’à 14 eV avec de l’oxygène. Encore plus faible (environ 10 eV ) avec le fluor.
Pourquoi est-ce important ?
Le plasma n’est pas uniforme. Les ions transportent différents niveaux d’énergie. Sur un matériau non traité, cette variation entraîne des dommages collatéraux inévitables. En abaissant le seuil de suppression, l’écart se creuse. Vous pouvez retirer doucement la couche supérieure. Le reste reste en place.
“Nous ne rompons pas directement les liens… Nous formons des produits intermédiaires, comme le dioxyde de soufre. Ce produit intermédiaire est beaucoup plus facile à rompre.”
Laisser la chimie aider sauve le matériel. Lorsque les ions frappent la surface recouverte d’oxygène, l’oxygène s’empare d’un atome de soufre. Ils se lient pour former du dioxyde de soufre, un gaz stable qui flotte tout seul. Le fluor crée des composés volatils similaires. Cela transforme une frappe physique brutale en une réaction chimique ciblée.
Est-ce évolutif ?
Polyachenko, l’auteur principal de l’étude et étudiant diplômé de Princeton, se garde de déclarer la victoire trop tôt.
À l’heure actuelle, nous savons si le processus cause des dommages. Ensuite : mesurer l’ampleur des dommages qui se produisent dans différentes conditions. Le véritable test viendra lorsqu’ils échangeront des éléments. Remplacez le molybdène par du tungstène. Soufre avec sélénium. Voyez si cette astuce oxygène/fluor fonctionne dans la famille TMD.
La recherche a reçu le soutien du Département de l’Énergie et de divers centres fédéraux. Les simulations ont été effectuées au National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) et aux clusters de l’Université de Princeton.
Si cela persiste, la barrière de silicium tombe.
Peut-être pas instantanément. Les chips sont des bêtes compliquées. Mais pour un instant, l’avenir ressemble moins à une impasse qu’à une porte étroite. Une couche atomique d’épaisseur.
Pensez-vous que les TMD remplaceront réellement le silicium ?
Probablement.
Mais pas avant d’avoir cassé quelques tranches supplémentaires.
