Un métal liquide imprime des transistors rapides express
Un transistor classique dans un téléphone est fabriqué dans une chambre à vide, où les atomes se déposent couche par couche. C'est cher et long. Mais l'oxyde d'indium peut s'imprimer comme de l'encre — à partir d'une goutte de métal liquide qui, à l'air libre, se recouvre spontanément d'une fine pellicule d'oxyde.
Les auteurs ont pris de l'indium, l'ont fondu et l'ont étalé sur un substrat à 250 degrés. Ils ont obtenu une couche polycristalline de seulement 5 nanomètres d'épaisseur — mille fois plus fine qu'un cheveu humain. Les grains y sont gros et traversent toute l'épaisseur, si bien que les électrons se déplacent presque sans obstacles.
Le transistor réalisé sur cette pellicule fonctionne de manière stable : après 10 000 mises sous et hors tension, ses caractéristiques ne se sont pas dégradées. Et si on ajoute un isolant en oxyde de hafnium, la mobilité reste élevée — 107 cm²/V·s, avec un courant de fuite minuscule. Avec de tels transistors, on a assemblé un inverseur — un élément de base de la logique — et il amplifie le signal 69,8 fois.
Imprimer des semi-conducteurs à base d'oxyde à partir d'un métal liquide, c'est comme cuisiner à la poêle plutôt qu'en cuisine moléculaire : plus simple, plus rapide, et presque aussi savoureux. La prochaine étape : miniaturiser les transistors et les tester dans des circuits réels.
Une pellicule d'oxyde d'indium de 5 nanomètres d'épaisseur est transparente à l'œil, mais conduit le courant — c'est pourquoi ces matériaux sont utilisés dans les écrans tactiles.
Dans la série « Westworld », les robots sont recouverts de fines pellicules imprimées sur place — cela ressemble à cette technologie, mais pour l'électronique.