Le silicène, similaire au graphène, révolutionnera la nanoélectronique
Cette forme allotropique du silicium se présente comme une feuille 2D d'hexagones, avec une structure similaire à celle du graphène. Le graphène dispose de propriétés phénoménales, mais il reste très difficile d'en réaliser de grandes surfaces et de l'intégrer aux nanotechnologies actuelles, basées sur le silicium. La synthèse expérimentale du silicène a donc stimulé de nombreuses études théoriques sur ses propriétés physiques, notamment électroniques. Des chercheurs ont ainsi montré que la structure des bandes du silicène ressemble à celle du graphène, avec une dispersion des électrons de type Dirac au voisinage des coins de la zone hexagonale de Brillouin. Ils ont également constaté que le silicène pouvait présenter un effet Hall de spin quantique, stable. Jusqu'ici, la synthèse de silicène libre s'est avérée difficile. Les scientifiques du projet SILINANO (Silicene, a new material for nanoelectronics) ont réussi à synthétiser du silicène sur des substrats d'argent. Cependant, l'interaction élevée entre le silicène et les métaux, ici l'argent, peut contrarier ses propriétés électroniques. Les chercheurs ont donc étudié l'adsorption à sa surface de molécules organiques (des métallo-porphyrines). Les scientifiques ont utilisé la méthode ARPES (spectroscopie photoélectronique à résolution angulaire) pour étudier en détail comment les propriétés de la molécule organique peuvent affecter la structure électronique de la surface argent-silicène. Les chercheurs ont amélioré le dispositif expérimental, et mis au point un protocole standard pour les expériences de photoémission dépendant de la température. Ils ont ainsi pu déterminer les meilleures conditions de croissance du silicène, et mieux comprendre sa chimie de surface. Les chercheurs ont aussi conduit des expériences de fonctionnalisation du graphène sur un substrat d'iridium, en intercalant du cobalt et en formant d'autres réseaux covalents de feuillets 2D, via la spectroscopie photoélectronique de rayons X, programmée en température. Le fait de mieux comprendre la formation des couches 2D, en fonction de la couverture moléculaire et du catalyseur co-déposé, devrait permettre de fabriquer de telles couches à l'échelle industrielle. Le silicène associe les propriétés du silicium à celles du graphène, et représente une étape de plus pour miniaturiser davantage la nanoélectronique. Contrairement au graphène, le silicène a une bande interdite étroite, ce qui convient pour réaliser des dispositifs nanoélectroniques, tout spécialement des transistors.
Mots‑clés
Graphène, silicène, nanoélectronique, argent, porphyrine, spectroscopie
