Le professeur James Gupta, issu du CNRC, s’est joint au Département de physique pour devenir la figure de proue de ce partenariat, qui a pour ambition de mettre sur pied le premier laboratoire nord-américain de dépôt chimique en phase vapeur par composés organométalliques (ou procédé MOCVD) pour la production de matériaux bidimensionnels – le troisième en son genre seulement dans le monde. Technologie de fabrication importante, le procédé MOCVD consiste à déposer des couches de monocristaux sur des plaquettes de semi-conducteurs. Le système commercial de MOCVD fera croître des films de matériaux bidimensionnels sur trois plaquettes de 50 mm de diamètre à la fois. Contrairement aux petits flocons de matériaux traditionnellement obtenus par exfoliation mécanique (la méthode du ruban adhésif, qui, pour la création du graphène, a reçu un prix Nobel en 2010), ces matériaux bidimensionnels agrandis peuvent être traités, étudiés et utilisés dans des appareils.
Le projet du professeur Gupta, qui élabore des technologies améliorant le coût et la performance des services Internet sécurisés, abordables et rapides dans les communautés rurales et éloignées du Canada, s’inscrit dans le Programme Défi « Réseaux sécurisés à haut débit » du CNRC. Le CNRC en est d’ailleurs devenu un partenaire financier, en injectant 3 millions de dollars pour la mise en service et la construction du laboratoire de croissance et de caractérisation par MOCVD bidimensionnel à l’Université d’Ottawa. Parmi les matériaux bidimensionnels touchés par ce système, mentionnons les dichalcogénures de métaux de transition (WS2,MoSe2), dont les propriétés optoélectroniques uniques permettent de creuser les recherches dans les domaines des matériaux, des nanostructures et des technologies quantiques.
À titre d’exemple, l’équipe du professeur Gupta développera des matériaux bidimensionnels pour les transistors à micropuce intégrée à ultra grande échelle. Il s’agit d’une entreprise cruciale, car les micropuces informatiques actuelles sont à base de dioxyde de silicium et d’autres substrats de silicium. Si la fabrication de puces plus efficaces a fait des bonds de géant, nous arrivons toutefois au bout des capacités du silicium. « Nous avons atteint la limite atomique », explique le professeur. Des films de graphène et de dichalcogénures de métaux de transition peuvent servir à fabriquer de nouveaux transistors extrêmement petits sur les micropuces. Cette technique peut nous aider à repousser les limites du silicium et contribuer à l’avancement de ce secteur technologique d’une importance capitale.
Le professeur Gupta relève une propriété intéressante des dichalcogénures de métaux de transition : leur capacité d’émettre des photons uniques de lumière visible. Les applications des émetteurs de lumière quantique et de photons uniques dans les communications quantiques sont multiples. Les dichalcogénures de métaux de transition ont différents états quantiques pour le stockage et la transmission des données quantiques. Les collaboratrices et collaborateurs du Center for Quantum 2D Materials définiront et feront avancer la compréhension fondamentale de la croissance des dichalcogénures de métaux de transition sur le MOCVD. Ainsi, ils contribueront à faire avancer les travaux sur l’utilisation de ces métaux pour atteindre les objectifs du Programme Défi « Réseaux sécurisés à haut débit », et plus encore.
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