Minuscule Etch-a-Sketch

C'est peut-être le plus petit Etch-a-Sketch du monde. Les chercheurs ont démontré une nouvelle technique qui pourrait être utilisée pour créer des circuits logiques réinscriptibles et une mémoire informatique plus dense. À l'aide d'un microscope à force atomique (AFM), les chercheurs ont pu dessiner des fils et des points de taille nanométrique qui pouvaient être effacés et écrits à plusieurs reprises.

Petits fils : À l'aide de la pointe nanométrique d'un microscope à force atomique (AFM), les chercheurs ont pu tracer de minuscules chemins électriquement conducteurs dans un matériau composé de deux oxydes généralement non conducteurs. Ils ont effacé les fils à l'aide de la pointe de l'AFM ou d'un jet de lumière bleue.

Dirigé par Jérémy Lévy de l'Université de Pittsburgh, les chercheurs ont utilisé une pointe AFM comme un crayon, dessinant des chemins électriquement conducteurs - qui agissent comme des fils métalliques - sur un matériau spécial. Les lignes étaient aussi fines que trois nanomètres, ce qui les rend considérablement plus étroites que les lignes qui peuvent être tracées à l'aide de la lithographie par faisceau d'électrons, l'une des techniques les plus précises pour graver des dispositifs à partir de silicium.

Les chercheurs ont utilisé un matériau à deux couches développé par le groupe de Jochen Mannhart à l'Université d'Ausberg, en Allemagne. La base est constituée d'un cristal de titanate de strontium, surmonté d'une fine couche d'aluminate de lanthane. L'interface entre les deux matériaux peut être commutée d'isolant à conducteur en appliquant une tension à travers l'interface.

Les groupes de Levy et Mannhart ont collaboré à un projet visant à tracer de fines lignes conductrices à l'interface en sondant la surface du matériau avec un AFM, doté d'une pointe nanométrique pouvant appliquer une tension sur une petite zone. Les lignes tracées par les groupes étaient à la fois fines et longues ; leur longueur n'était limitée que par la distance parcourue par la pointe de l'AFM.

Levy et ses collègues ont montré que l'inversion de la tension et le fait de faire glisser la pointe de l'AFM sur un fil l'ont coupé, brisant la conduction. En mesurant jusqu'où ils devaient faire glisser la pointe pour couper le fil, ils ont pu estimer la largeur du fil. L'exposition du matériau à la lumière bleue a également effacé tous les fils tirés dans le matériau.

Le fait qu'il soit réinscriptible est très important, explique Harold Hwang de l'Université de Tokyo, au Japon, qui n'a pas participé à la nouvelle étude. Dans un dispositif semi-conducteur conventionnel, une fois que vous avez fabriqué le dispositif, c'est tout.

Être capable de dessiner ces motifs conducteurs pourrait permettre aux chercheurs de créer des circuits pouvant être reconfigurés à la volée, explique Levy. Les chercheurs ont également montré que les fils pourraient fonctionner comme des transistors. Bien qu'il soit difficile de les imaginer en concurrence frontale avec les techniques bien développées pour les puces de silicium, dit Levy, la technique pourrait être utilisée pour la mémoire haute densité.

En envoyant une impulsion de tension à travers la pointe de l'AFM, nous pourrions écrire des îles isolées à de très petites échelles, de l'ordre de quelques nanomètres, explique Levy. C'est une densité environ 100 fois plus élevée que ce que vous pouvez faire avec des matériaux magnétiques, la base du stockage de données d'aujourd'hui.

Levy trouve passionnant que le matériau puisse former des fils conducteurs et des transistors, et potentiellement stocker des informations. Habituellement, ces choses sont faites avec des matériaux différents, des plateformes complètement différentes. Mais ici, tout est dans la même matière. En outre, les chercheurs ont réussi à faire pousser du titanate de strontium sur du silicium, dit Levy, de sorte qu'il pourrait être possible d'intégrer le nouveau matériau avec des puces de silicium existantes.

L'étude, récemment publiée dans Matériaux naturels , a constaté que les fils et les points restaient dans leur état pendant au moins 24 heures. Levy pense qu'ils dureront beaucoup plus longtemps et teste actuellement cette théorie.

Le genre de choses qu'ils font avec les sondes de balayage dans cet article sont relativement simples, explique Stephen Streiffer du Laboratoire national d'Argonne, dans l'Illinois. Il ajoute que les chercheurs devraient pouvoir utiliser des matrices d'embouts AFM sur ces matériaux pour dessiner plusieurs fils et points à la fois.

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