Des smartphones transparents ? C’est peut-être pour bientôt

Les conducteurs transparents sont essentiels pour de nombreux dispositifs, tels que les écrans tactiles et les cellules solaires. L’iodure de cuivre (CuI) peut conduire l’électricité tout en restant transparent, mais n’est pas aussi performant que certains autres matériaux.

Des chercheurs de l’Université de Twente ont réussi à améliorer la conductivité du CuI tout en conservant 75% de sa transparence. En ajoutant une petite quantité de soufre, leur nouveau matériau nous rapproche d’un pas vers des dispositifs électroniques entièrement transparents.

Les types de conducteurs transparents

Il existe deux types de conducteurs transparents : les p-types et les n-types. La combinaison des deux types permet de créer des dispositifs entièrement transparents. Cela peut inclure des innovations comme les smartphones transparents et les fenêtres avec des panneaux solaires translucides intégrés, alliant ainsi esthétique et fonctionnalité. jusqu’à présent, les p-types sont toutefois à la traîne en termes de conductivité par rapport à leurs homologues n-types.

L’ajout de soufre

C’est pourquoi les chercheurs cherchent des moyens d’améliorer la conductivité des p-types. Ils veulent les rendre aussi bons pour conduire l’électricité que les n-types. Le matériau CuI est un conducteur transparent de type p bien connu.

Les chercheurs de l’Université de Twente ont découvert qu’en ajoutant une petite quantité de soufre (3%), la conductivité du CuI augmentait de plus de cinq fois. Le matériau a considérablement amélioré sa capacité à conduire l’électricité et laisse passer presque toute la lumière. En fait, il est si bon qu’il laisse passer plus de 75% de la lumière visible.

La fonctionnalité du soufre

Des films minces de CuI avec du soufre sont fabriqués avec un processus appelé dépôt par laser pulsé. Le soufre induit des ‘défauts’ dans le matériau. Ces défauts – ou plus précisément, les lacunes de cuivre – agissent comme une source de trous libres et contribuent à la conductivité électrique du matériau. En étudiant le CuI dopé au soufre, les chercheurs ont découvert une double fonctionnalité du soufre.

Tout d’abord, le soufre agit comme un catalyseur en favorisant les lacunes de cuivre. Deuxièmement, la forte distribution de soufre dans les limites de grain conduit à des phases mixtes dans le matériau. Les deux rendent le matériau encore meilleur pour conduire l’électricité. Cette découverte nous rapproche de toutes sortes de gadgets et de dispositifs électroniques transparents.

En synthèse

Les chercheurs ont réussi à améliorer la conductivité de l’iodure de cuivre (CuI), un conducteur transparent, en ajoutant une petite quantité de soufre. Cette amélioration a permis de conserver 75% de la transparence du matériau tout en augmentant sa conductivité de plus de cinq fois.

Cette découverte pourrait ouvrir la voie à la création de dispositifs électroniques entièrement transparents, tels que des smartphones transparents et des fenêtres avec des panneaux solaires translucides intégrés. Le travail a été publié dans la revue scientifique Matter et a été financé par la subvention de démarrage NWO.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’un conducteur transparent ?

Un conducteur transparent est un matériau qui peut conduire l’électricité tout en restant transparent. Ils sont essentiels pour de nombreux dispositifs, tels que les écrans tactiles et les cellules solaires.

Quels sont les types de conducteurs transparents ?

Il existe deux types de conducteurs transparents : les p-types et les n-types. La combinaison des deux types permet de créer des dispositifs entièrement transparents.

Qu’est-ce que l’iodure de cuivre (CuI) ?

L’iodure de cuivre (CuI) est un conducteur transparent de type p bien connu. Cependant, sa conductivité n’est pas aussi bonne que celle de certains autres matériaux.

Comment les chercheurs ont-ils amélioré la conductivité du CuI ?

Les chercheurs de l’Université de Twente ont découvert qu’en ajoutant une petite quantité de soufre (3%) à du CuI, sa conductivité augmentait de plus de cinq fois tout en conservant 75% de sa transparence.

Quelles sont les implications de cette découverte ?

Cette découverte pourrait ouvrir la voie à la création de dispositifs électroniques entièrement transparents, tels que des smartphones transparents et des fenêtres avec des panneaux solaires translucides intégrés.

Le premier auteur de l’étude, Adeem Saeed Mirza, est un doctorant supervisé par la Prof. dr. Monica Morales Masis, faisant partie de la chaire de Science des Matériaux Inorganiques (IMS; Faculté de S&T / Institut MESA+) et les études de défauts ont été réalisées avec des collaborateurs à CCP (Faculté de S&T) et TU/Eindhoven. Leur travail a conduit à une publication dans la prestigieuse revue scientifique Matter, intitulée ‘The Role of Sulfur in Sulfur Doped Copper(I) Iodide p-type Transparent Conductors‘.

Ce travail a été financé par la subvention de démarrage NWO DOI: 10.1016/j.matt.2023.10.003