La recherche scientifique ne cesse de repousser les limites de la matière et de la technologie. À l’Université de Twente, des scientifiques ont récemment mis au point une méthode pour créer des matériaux semi-conducteurs à structure ordonnée à température ambiante, une découverte qui pourrait transformer l’efficacité des dispositifs optoélectroniques. Cette avancée, qui promet d’améliorer la performance des LEDs, des cellules solaires et autres technologies, pose la question de la gestion des structures à l’échelle nanométrique et de l’impact sur nos vies quotidiennes.
Des chercheurs de l’Université de Twente ont récemment publié leurs travaux dans la revue scientifique Nature Synthesis, révélant une méthode pour créer des matériaux semi-conducteurs avec une structure cristalline très ordonnée sans nécessiter de températures élevées. Leur technique utilise un laser pulsé pour construire le matériau couche par couche, offrant ainsi un contrôle précis sur la structure cristalline et diminuant significativement le nombre de défauts à l’échelle nanométrique.
Le matériau en question, le perovskite de halogénure métallique, est déjà bien connu pour son efficacité dans l’absorption de la lumière solaire et son utilisation dans divers dispositifs comme les LEDs, les semi-conducteurs et les cellules solaires. Jusqu’à présent, la production de ces matériaux se faisait majoritairement sous forme polycristalline, c’est-à-dire sans une orientation uniforme des grains, ce qui limite leur application dans des domaines nécessitant une haute ordre et une faible densité de défauts.
Un contrôle de la structure cristalline
«Les halogénures de perovskite sont déjà des semi-conducteurs remarquables, utilisés, par exemple, dans les cellules solaires,» a précisé Junia Solomon Sathiaraj, doctorante au groupe de recherche en science des matériaux inorganiques de l’Université de Twente. Elle a souligné que le contrôle de la croissance du matériau reste un défi. «En théorie, si nous améliorons la qualité du matériau, nous améliorons également son efficacité.»
Monica Morales-Masis, qui dirige le projet CREATE financé par l’ERC, a ajouté : «Tout est question d’obtenir la structure correcte.» La perfection dans l’organisation des structures cristallines est essentielle pour créer des dispositifs efficaces et fiables. Les matériaux semi-conducteurs ainsi produits ont montré une stabilité supérieure à 300 jours, ouvrant la voie à des applications dans les panneaux solaires et l’électronique avancée.
Une collaboration interdisciplinaire
Cette recherche souligne l’importance de la collaboration interdisciplinaire. La synthèse et les travaux expérimentaux principaux ont été réalisés à l’Université de Twente, avec des apports théoriques par Linn Leppert et son équipe. La caractérisation avancée a été menée en partenariat avec des institutions de renommée mondiale comme AMOLF et l’Université d’Oxford, illustrant un réseau mondial d’expertise.
Grâce à cette innovation, on s’attend à une réduction des coûts et une augmentation de l’efficacité énergétique des technologies futures, tout en favorisant de nouvelles découvertes dans la recherche sur les matériaux.
Légende illustration : Junia Solomon Sathiaraj est doctorante au sein du groupe de recherche en science des matériaux inorganiques (IMS ; Faculté des sciences et technologies / MESA+).
Article : « Room-temperature epitaxy of α-CH3NH3PbI3 halide perovskite by pulsed laser deposition » – DOI: 10.1038/s44160-024-00717-z
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