Dioxyde de vanadium : matériau révolutionnaire pour l'électronique de demain

Dioxyde de vanadium : ses caractéristiques

Bien que connues de longue date, les propriétés électroniques du dioxyde de vanadium n’ont pu être expliquées que récemment. Toutefois, ses propriétés permet de développer des circuits électroniques moins énergivores.

L’augmentation de la température opère une réorganisation des atomes au sein du matériau. De cristallin à froid, il devient métallique lorsque la température de 68°C est atteinte. L’avantage étant que cette transition s’opère extrêmement vite, en moins d’une nanoseconde.

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« Le matériau est également sensible à d’autres paramètres susceptibles de le faire changer d’état, précise Adrian Ionescu, professeur à l’EPFL. On peut ainsi provoquer le changement de phase soit par une action sur la température, soit par l’application d’une tension électrique, ou encore par l’émission d’une onde radio dans les fréquences térahertz ».

En juillet 2017, le Journal of Applied Physics publiait les résultats d’une étude codirigée par deux chercheurs de l’EPFL, Adrian Ionescu (faculté STI) et Andreas Schüler (faculté ENAC). Ces chercheurs démontrent que l’adjonction de germanium aux films de VO2 permet de faire grimper la température du changement de phase à plus de 100°C.

Un matériau qui va stimuler le développement de l'électronique

Plus intéressants encore et particulièrement prometteurs dans le domaine des applications radiofréquences, de nouveaux résultats du Nanolab sont publiés ce 2 février 2018 dans la revue IEEE Access.

En première mondiale, les chercheurs sont parvenus à réaliser des filtres de fréquence modulables ultra-compacts, toujours basés sur la technologie de la commutation par changement de phase et le dioxide de vanadium. Ils sont efficaces dans une gamme de fréquences cruciale pour le développement de systèmes de communication dédiés à l’espace (bande de fréquence Ka, modulation programmable entre 28,2 et 35 GHz).

Ces nouveaux résultats, très encourageants, sont de nature à stimuler la recherche d’applications pour le dioxyde de vanadium dans le développement de dispositifs électroniques à ultra-faible consommation d’énergie.

Outre la communication dans l’espace, des débouchés s’esquissent déjà du côté de l’informatique neuromorphique ainsi que pour la mise au point de radars à hautes fréquences pour les véhicules autonomes.