Un oxyde de métaux à la surface similaire à celle du graphène

C’est à un véritable jeu de géométrie que se sont adonnées les équipes Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (Université Paris sud/CNRS). Ces chercheurs ont réussi à créer un état métallique 2D sur une surface (111) de KTaO₃. Ils n’en sont pas à leur coup d’essai, puisqu’en 2011 ils avaient déjà créé de tels états 2D à la surface de différents oxydes isolants comme le SrTiO₃ et le KTaO₃. Or, réussir à confiner les électrons sur les deux premières couches le long de la direction (111) revient à fabriquer un réseau en nid d’abeille, identique à celui du graphène.  Voilà pour la théorie.

En pratique, s’appuyant sur leur savoir-faire, les scientifiques du CSNSM, aidés de leurs confrères de l’IEF, du LPS et de l’UMR-Thalès, sont donc parvenus à franchir la première étape, celle de la fabrication d’un état métallique en 2 dimensions (gaz d’électrons)  sur une surface (111). Grâce au rayonnement synchrotron, cette surface a été illuminée pour une mesure directe des électrons éjectés. Cette expérience a prouvé que la distribution des états électroniques du réseau cristallin de surface avait effectivement une symétrie hexagonale. Il ne leur reste plus qu’à confiner les électrons sur seulement deux couches atomiques.

En attendant, cette réalisation intéresse les acteurs de l’électronique à base de métaux de transition dont les multiples propriétés physiques (supraconductivité, magnétisme, thermoélectricité…) permettront d’intégrer plusieurs fonctionnalités au sein du même dispositif électronique, et donc de réaliser des transistors multifonctions.

Par Audrey Loubens, journaliste scientifique