Puces : un film ultramince garde ses propriétés magnétiques
· Rédaction BehindLines
Des chercheurs de l'université Brown, aux États-Unis, affirment avoir levé un obstacle majeur à la fabrication de puces très économes en énergie. Selon le texte de ScienceDaily, qui republie un communiqué de Brown, leur technique permet de produire des films de ferrite de bismuth épais de quelques angströms sans perdre leurs propriétés électriques et magnétiques essentielles.
Le problème de la « couche morte »
Les matériaux multiferroïques associent des propriétés électriques et magnétiques que l'on peut piloter ensemble avec de très faibles tensions. D'après le texte, ils pourraient rendre l'électronique de demain bien plus économe en énergie, y compris face à la demande croissante de l'intelligence artificielle, en servant à fabriquer des composants de mémoire et de logique.
Le principal obstacle est le suivant : lorsqu'on amincit ces matériaux assez pour les loger dans de tels dispositifs, ils perdent en général le comportement électrique et magnétique qui fait leur valeur. Les scientifiques parlent d'effet de « couche morte ». Deux phénomènes en sont la cause, selon le texte : la structure atomique se déforme, et des champs électriques internes perturbent la polarisation au point qu'elle ne peut plus se maintenir.
Une structure en couches
L'équipe, dirigée par Lucas Caretta, professeur adjoint d'ingénierie à Brown, a déposé la ferrite de bismuth sur un support de scandate de dysprosium, un composé de terres rares. Ce support a une structure cristalline aux dimensions légèrement plus petites, ce qui comprime la ferrite de bismuth et aide à préserver sa structure atomique. Une seconde couche métallique vient contrebalancer les champs électriques indésirables.
« Nous avons établi qu'on peut se débarrasser de la couche morte. On peut rendre ce matériau pratiquement aussi fin qu'on le souhaite, jusqu'à quelques angströms, et il reste ferroélectrique et magnétique », déclare Lucas Caretta, cité par le texte. Les résultats sont publiés dans la revue Nature Materials.
Une forme de magnétisme inattendue
Selon le texte, le procédé fait aussi apparaître de l'altermagnétisme, un état qui combine des atouts du ferromagnétisme et de l'antiferromagnétisme. D'après Lucas Caretta, les matériaux ferromagnétiques sont relativement lents et leurs champs parasites empêchent de les rapprocher sur une puce, tandis que les matériaux antiferromagnétiques sont plus rapides mais leurs signaux sont bien plus difficiles à détecter ; les matériaux altermagnétiques peuvent être rapides, compacts et fournir un fort signal électrique de lecture.
Le résumé de l'article de Nature Materials parle de « signatures » d'altermagnétisme émergent. Pour une épaisseur de quatre mailles cristallines, il décrit une phase monoclinique colinéaire à ordre altermagnétique de type « d », étayée par le dichroïsme circulaire magnétique et la photoémission résolue en spin.
Pourquoi c'est important
Selon Lucas Caretta, ces résultats pourraient rapprocher les matériaux multiferroïques d'un usage pratique dans des mémoires et des dispositifs de calcul à faible consommation. Le texte précise toutefois que la technologie doit encore être développée avant de pouvoir être intégrée dans des puces commerciales ; il ajoute que la recherche montre qu'une limite de longue date des matériaux peut être surmontée. Seul le résumé de l'article de Nature Materials était accessible dans les sources consultées.