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     Brève présentation du silicium:

    Le silicium est l’élément le plus abondant de la croute terrestre. Sa première utilisation était de fabriquer du verre, mais il a beaucoup d’autres utilisations surtout en électronique. Les transistors et les puces électroniques sont en silicium car il a des propriétés semi-conductrices,  on le trouve aussi dans les panneaux photovoltaïques et dans les piles à combustible.
 

        Le problème actuel du silicium:

    Cet élément, qui a permis une révolution de l'électronique, est néanmoins en train d'atteindre ses limites, du fait des avancées technologiques majeures actuelles. C’est pour cela que des grandes firmes telles que IBM, Samsung et Intel investissent énormement dans la recherche afin de trouver un matériau alternatif plus performant que le silicium, ou de développer  la recherche fondamentale sur le silicium, afin de le rendre plus efficace.
 

    Nos puces électroniques actuelles contiennent de plus en plus de transistors et
fonctionnent à des fréquences de plus en plus élevées. Dans ces conditions,
le silicium commence à montrer ses limites. De plus, un véritable problème se pose à cause de la miniaturisation des composants électroniques. Les propriétés physiques résultant de l'échelle nanométrique des circuits commencent à interférer avec leurs performances. Les technologies de silicium s’approchent de plus en plus de leurs limites en termes de réduction de taille pour les transistors, la tension d’alimentation, la vitesse de fonctionnement, mais aussi le nombre de dispositifs intégrés dans une puce. De plus, la chaleur dégagée par les puces posent aussi un problème majeur.

    Même si les limites du silicium tendent à être atteintes à l’heure actuelle, des recherches antérieures montrent qu’il est néanmoins possible d’améliorer le rendement du silicium, cet élément révolutionnaire est très contraignant à remplacer du fait de son efficacité.  Les limites du silicium ont toujours été repoussées, ses technologies sont sans cesse améliorées, pour l’instant jamais dépassées.

        Les avantages du graphène par rapport au silicium

    Le graphène n’a pas encore atteint un stade qui permette de l’utiliser pour produire des composants électroniques, mais ses caractéristiques découvertes, montrent que ce matériau pourrait jouer un rôle majeur dans le domaine de  l'électronique.

    Tout d’abord, le graphène possède une conductivité largement supérieure à celle du silicium. Cette faible résistance électrique pourrait lui permettre de remplacer le cuivre dans les fils électriques, ainsi que les interconnexions qui relient les composants électriques. Sa résistance électrique est très faible, même à des taux de miniaturisation très élevés. De plus, le graphène dissipe très rapidement la chaleur, ce qui intéresse les concepteurs de puces électroniques. Le graphène consommerait moins d’énergie et nous affranchirait des systèmes de refroidissement des composants (les  ventilateurs des ordinateurs par exemple) et optimiserait la miniaturisation des composants. Autres avantages très significatifs : grâce à ses propriétés électromagnétiques, le graphène pourrait aider à concevoir des composants plus rapides que les technologies à base de silicium, et ainsi améliorer significativement les performances de nos appareils (les électrons traversant du graphène sont plus mobiles, ils se déplacent 30 fois plus vite que dans le silicium).

       Le graphène est-il vraiment capable de remplacer le silicium ?

    A court terme, le graphène ne remplacera pas le silicium, beaucoup d’industriels préfèrent privilégier cette solution à l’heure actuelle, ce qui limite l’avancement de certains projet sur le graphene. En raison de tous les savoirs développés sur le silicium au cours de ces nombreuses années, et de la performance cette technologie , on comprend qu'il ne ne peut pas être supplanté par un nouveau matériau dans le court terme. De plus, obtenir du graphène à l’heure actuelle a un coût considérable très largement supérieur à celui du silicium. Les industriels n’utiliseront pas cette matière tant que les coûts de production seront trop élevés, par conséquence le prix de vente des produits risque de freiner la plus grande majorité des consommateurs.

    Un chercheur travaillant pour IBM, Avouris Phaedon, affirme « qu’il est assez difficile d'imaginer le  graphène en remplacement de silicium ». Les composés électroniques prototypés ont été jugées insatisfaisants par les industriels et les chercheurs du fait des fréquences de sorties trop faible, ce qui signifie qu’il faut encore travailler pour le rendre plus efficace.

Enfin, les chercheurs préfèrent prendre des précautions sur ce nouveau matériel, certains pensent que le graphène ne pourra pas faire l'objet de toutes les applications imaginées jusqu'alors. Le  Dr. Geim pense que : « C'est un rêve, la perspective est si loin au-delà de l'horizon que nous ne pouvons même pas évaluer correctement ». Un autre problème significatif est que toutes les applications liées au graphène ont été mal jugées car tous les tests ont été effectués à échelle microscopiques, ce qui ne garantit pas ses possibilités à une échelle d’utilisation standard. Plutôt que de remplacer le silicium, les chercheurs privilégient aujourd'hui d’étudier autrement les  applications  qu'il peuvent  des propriétés du graphène.