Des oxydes pour une électronique transparente et flexible
Les nanoparticules d'oxyde de métal possèdent des propriétés électriques, magnétiques et mécaniques qui autorisent la production de dispositifs transparents grâce à une technique brevetée de déposition de ces substrats flexibles à basse température. Ces matériaux ont ainsi suscité un grand intérêt car ils ouvrent la voie d'une nouvelle génération d'objets électroniques. Dans le cadre du projet ORAMA (Oxide materials towards a matured post-silicon electronics era), les chercheurs ont adopté une approche holistique afin d'exploiter pleinement leur potentiel. La modélisation des propriétés de ces matériaux a permis de soutenir les travaux de recherche expérimentale sur la synthèse de ces oxydes dans le domaine de l'éclairage à faible consommation d'énergie, l'électronique d'affichage ou la détection chimique. La synthèse de ces matériaux s'est concentrée sur les oxydes semi-conducteurs actifs et les oxydes transparents conducteurs passifs de structure binaire, ternaire ou quaternaire. L'utilisation de simulations avancées a fourni aux chercheurs l'outil idéal pour la modélisation des structures de bandes électroniques, des mécanismes dopants et des propriétés optiques de ces matériaux. Les chercheurs ont également réalisé un modèle heuristique capable de prévoir la morphologie couche mince des oxydes en couche mince déposés par procédé plasma. Ils ont ainsi réussi à simuler la croissance du film en couche mince par la technique de pulvérisation plasma dite «Particle in Cell». Trois prototypes ont été développés en collaboration afin de démontrer comment ces nouveaux matériaux pouvaient être utilisés dans des produits bien spécifiques. Le premier prototype est un volant avec affichage et icônes reconfigurables, le deuxième un vitrage multifonctionnel et le troisième un capteur de gaz. Les chercheurs ont utilisé des techniques basses températures, de déposition sans dommages et de traçage de motifs additifs afin d'incorporer ces nouveaux matériaux dans la conception de ces prototypes. Dans le premier prototype, les chercheurs ont ainsi remplacé commutateurs, manettes, curseurs et boutons par des fonctions tactiles. Les matériaux chargés positivement développés pour suivre les faibles concentrations de gaz ouvrent de nouvelles possibilités pour l'impression de ces capteurs sur des substrats flexibles. En remplaçant les vitres automobiles par un vitrage plastique dans le troisième prototype, l'équipe du projet a obtenu une réduction significative des coûts et du poids. Les couches minces d'oxydes développées par les partenaires du projet permettent ainsi l'émergence d'une nouvelle génération de dispositifs électroniques transparents et flexibles. Et, comme ces matériaux ne contiennent pas de métaux rares, sont peu coûteux et plus respectueux de l'environnement, ils ont de bonnes chances de remplacer le silicium des appareils électroniques dans un avenir proche.
Mots‑clés
Flexible, électronique, couches minces d'oxydes, capteurs, oxyde métallique, silicium
