Une avancée significative dans le domaine des matériaux a été réalisée par des chercheurs du Forschungszentrum Jülich et de l'Institut Leibniz pour la microélectronique innovante (IHP). Ils ont réussi à synthétiser un alliage stable de carbone, silicium, germanium et étain, baptisé CSiGeSn. Cette nouvelle substance, décrite dans la revue Advanced Materials, promet de révolutionner l'électronique, la photonique et la technologie quantique.
L'intégration de ces quatre éléments du groupe IV du tableau périodique, une prouesse chimique longtemps considérée comme quasi impossible en raison de leurs différences de taille atomique et de comportement de liaison, a été rendue possible grâce à l'utilisation d'un système de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) fourni par AIXTRON AG. Cette méthode permet un contrôle atomique précis, ouvrant la voie à des propriétés ajustables du matériau.
« En combinant ces quatre éléments, nous avons atteint un objectif de longue date: le semi-conducteur ultime du groupe IV », a déclaré le Dr Dan Buca du Forschungszentrum Jülich. Cette avancée est particulièrement remarquable car elle assure la compatibilité du CSiGeSn avec le procédé CMOS, la méthode de fabrication standard de l'industrie des puces. Cela signifie que le nouvel alliage peut être intégré directement dans les processus de production existants, accélérant ainsi son adoption et son potentiel d'application.
Les propriétés uniques de cet alliage ouvrent la porte à des composants dépassant les capacités du silicium pur, notamment dans les domaines de l'optique et des circuits quantiques. Les chercheurs ont notamment réussi à fabriquer une diode électroluminescente (LED) basée sur des structures quantiques à puits quantiques composées des quatre éléments, une étape cruciale vers de nouveaux dispositifs optoélectroniques. Le Professeur Giovanni Capellini de l'IHP a souligné que « le matériau offre une combinaison unique de propriétés optiques ajustables et de compatibilité avec le silicium », jetant ainsi les bases de composants photoniques, thermoélectriques et quantiques évolutifs.
Cette recherche s'inscrit dans une dynamique d'innovation où l'Europe cherche à renforcer sa position dans le secteur des semi-conducteurs. L'IHP, reconnu pour son expertise dans l'électronique silicium/germanium et détenant le record du monde de vitesse pour les transistors à base de silicium avec 720 GHz, joue un rôle clé dans cette quête. Le Forschungszentrum Jülich, quant à lui, est un centre de recherche majeur en Allemagne, explorant des domaines allant de la physique des semi-conducteurs aux ordinateurs quantiques. L'impact potentiel de cet alliage CSiGeSn est considérable, ouvrant la voie à des dispositifs électroniques et photoniques plus performants, plus polyvalents et plus efficaces. Il représente une étape prometteuse vers la prochaine génération de technologies dans des secteurs clés comme l'informatique quantique et la photonique intégrée.