USA : Des semi-conducteurs plus compacts pour une meilleure efficacité électrique

Efficacité électrique, Solaire, Panneau solaire, Semi-conducteur organique Des scientifiques américains pensent avoir trouvé un moyen d’améliorer l’efficacité électrique des semi-conducteurs. Selon des chercheurs de l’université de Stanford, on peut améliorer la conductivité électrique des composants de manière spectaculaire en compactant les molécules formant les semi-conducteurs organiques.

L’équipe d’ingénieurs chimistes dirigée par Zhenan Bao vient de publier les résultats de ses travaux dans un article de la revue scientifique Nature. D’après les scientifiques, cette découverte pourrait s’avérer prometteuse, avec, entre autres avancées, des appareils électroniques flexibles, des panneaux solaires plus efficaces et des écrans de télévisions plus performants.

Néanmoins l’utilisation de semi-conducteurs organiques fait débat.  Le principal obstacle rencontré jusqu’à présent par les chercheurs : les semi-conducteurs organiques ne conduisaient pas très bien  l’électricité.

La solution? Compacter les molécules

Les chercheurs de Stanford pensent pouvoir surmonter cet obstacle en compactant les molécules pendant la phase de formation des cristaux semi-conducteurs. Avec cette technique dite « du maillage fin », Bao et ses collègues auraient plus que doublé la conductivité initiale des semi-conducteurs organiques et constaté des performances onze fois supérieures à celles du maillage normal.

Bao précise cependant que « la technique du maillage fin n’a rien de neuf ». « On connaît ses avantages en termes de conductivité depuis des décennies, et on l’utilise aujourd’hui dans la fabrication de puces informatiques en silicium, mais personne n’a réussi à créer un semi-conducteur organique à maillage fin, stable et avec des molécules très proches les unes des autres. ». « Jusqu’à présent, les ingénieurs ont tenté de comprimer les mailles de ces matériaux en synthétisant des cristaux sous haute pression. Mais dès que l’on relâchait la pression, ils reprenaient leur forme normale, plus lâche. Nous avons réussi à donner à ces cristaux une structure stable et plus resserrée que jamais. »

Proposer rapidement des applications concrètes

Son équipe a utilisé une technique dite de cisaillement qui ressemble au procédé de revêtement utilisé dans l’industrie. Pour le chercheur, cet élément est crucial : «  Il est important d’utiliser un procédé semblable à celui de la technologie industrielle actuelle, car cela pourrait accélérer l’arrivée de ces nouveaux semi-conducteurs sur le marché. »

Afin de mesurer et de visualiser ces mailles très fines, Bao et ses chercheurs ont fait équipe avec Stefan Mannsfeld, scientifique à Stanford et co-auteur de l’article. « Nous sommes parvenus à améliorer notre analyse de la luminosité relative des pics observables dans les images de diffraction de rayons X. Auparavant, on ne pouvait le faire qu’en analysant des cristaux isolés relativement gros, mais pour la première fois on a réussi à reproduire cette méthode sur des couches de cristaux très fines », explique Mannsfeld.

Les scientifiques espèrent qu’à terme ces avancées ouvriront une nouvelle ère technologique, avec par exemple des smartphones pliables et des vêtements solaires capables de convertir la lumière du soleil en électricité pour des appareils mobiles.

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