Prix Latsis Universitaire EPFL 2020 – Elison Matioli
© 2020 Elison Matioli
Nanoscale devices for large-scale challenges: from efficient power electronics to bridging the terahertz gap
Pour ses recherches et ses réalisations dans le domaine des circuits et dispositifs semi-conducteurs permettant la conversion de puissance à haut rendement énergétique.
L'électricité est la forme d'utilisation finale d'énergie qui croit le plus rapidement, mais une part importante est gaspillée pendant la conversion d'énergie. Le groupe du Professeur Matioli, de la faculté des sciences et techniques de l'ingénieur, a démontré le nouveau concept de plusieurs canaux hautement conducteurs, résultant en des résistances plus de 4x plus petites. Le fonctionnement à haute tension pour de telles structures ultra-conductrices était un problème majeur, qui a été résolu par leur concept innovant de « lateral slanted field-plates », constitués de régions gravées à l’échelle nanométrique pour gérer efficacement les champs électriques élevés.
Ensuite, la constante augmentation de la densité de puissance pose un autre défi majeur pour l'avenir de l’électronique : la gestion thermique. L'équipe du Professeur Matioli a démontré la conception de la microfluidique et de l'électronique dans le même semi-conducteur, pour produire un refroidissement à base de microcanaux intégrés, permettant la démonstration d'un convertisseur de puissance ultra-compact sur une seule puce avec refroidissement intégré.
Enfin, le Terahertz encore un spectre sous-exploré qui aurait des applications prometteuses, de l'imagerie biologique aux communications à très haut débit. Le groupe du Professeur Matioli a conçu un dispositif électronique innovant basé sur un plasma nanométrique, avec une vitesse de commutation ultra-rapide, plus de 10x plus rapide et avec une puissance 200x supérieure à celle des composants de l’état solide.
Une telle conception nanométrique de dispositifs et de matériaux pourrait avoir un impact significatif sur d'importants défis sociétaux.
