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D’où vient le bruit électronique en 1/f ? Un problème vieux de presque 100 ans, enfin résolu !
Le phénomène est bien connu : les circuits électroniques génèrent un bruit basse fréquence en 1/f qui parasite la qualité des signaux transmis [1]. Depuis sa première identification dans des tubes à vide en 1925, l’omniprésence de ce bruit a incité de nombreux chercheurs à en chercher l’origine. Cependant, ce n’est que récemment qu’une réponse claire a été obtenue, grâce à des expériences basées sur l’utilisation de graphène multi-couches de haute qualité [2]. La découverte est essentielle pour permettre la poursuite de la course à la miniaturisation des dispositifs électroniques conventionnels, et pour améliorer les applications du graphène dans les domaines des capteurs et des communications à haute-fréquence.
L’étude a été menée par une équipe de chercheurs, dirigée par Alexander A. Balandin, professeur en génie électrique et directeur du « Nano-Device Laboratory », à l’Université de Californie – Riverside. Le professeur explique qu’il existe deux questions principales concernant le bruit en 1/f au sein d’un matériau. La première concerne son origine : le bruit provient-il de la surface ou du volume du matériau ? La seconde relève du mécanisme par lequel il se produit : est-il lié à des fluctuations dans la mobilité des porteurs de charges ou à des fluctuations dans le nombre de porteurs de charges ?
L’article publié par le Dr. Balandin et son équipe apporte une réponse claire à la première question grâce à une nouvelle méthode expérimentale permettant d’aborder directement le problème. Ils ont pour cela utilisé du graphène multi-couches de haute qualité dont ils ont fait varier l’épaisseur par exfoliation mécanique. Partant d’un volume constitué de 15 couches de matériau, ils ont mesuré le « bruit en 1/f » après exfoliation couche par couche de l’échantillon, jusqu’à ce qu’il soit réduit à une seule couche mono-atomique.