Les chimistes de l'Université du Michigan ont mis au point un moyen moins coûteux de fabriquer des films semi-conducteurs monocristallins, composants au cœur de tous nos gadgets électriques.

Les films monocristallins de semi-conducteurs inorganiques sont le fondement de presque toute l'électronique, y compris les smartphones, ordinateurs et panneaux solaires. Les circuits intégrés les plus rapides comportent des transistors constitués de films de germanium sur silicium. Mais ces matériaux ne sont généralement préparés qu'à des températures élevées, avec des machines complexes qui impliquent des gaz dangereux.

L'équipe U-M, dirigé par Stephen Maldonado, professeur agrégé de chimie, a inventé une méthode pour synthétiser et déposer simultanément des films semi-conducteurs cristallins à partir d'eau à température ambiante à l'aide d'un équipement pouvant être assemblé pour quelques dollars seulement.

"Notre méthode ne nécessite pas de chaleur excessive, et tout se fait en solution aqueuse donc nous n'utilisons aucun précurseur toxique, " a déclaré Maldonado. " Et nous le faisons sans sacrifier la qualité de la cristallinité du matériau, qui est généralement le compromis. "

Pour faire ça, Maldonado et son équipe font une mince, film de métal liquide qui repose sur un substrat qu'ils connectent à une alimentation électrique. Lorsqu'ils électrisent le film métallique, les molécules à la surface de ce film - si elles sont en contact avec de l'eau - peuvent être réduites en leurs parties élémentaires. Dans ce cas, des unités d'oxyde de germanium dissous sont transformées en atomes de germanium qui se dissolvent dans le film de métal liquide.

"Si le film de métal liquide est suffisamment fin, les atomes de germanium vont précipiter, mais sélectivement au fond et sous la forme d'un film cristallin uniforme." a déclaré Maldonado. "Ce qui est cool à ce sujet, c'est que nous prenons un précurseur oxydé - comme ce que vous trouverez dans la nature - et en une seule étape de processus, nous pouvons produire un film technologiquement pertinent qui est un grand cristal contigu."

Maldonado a déclaré que les prochaines étapes de son équipe seront de faire le même processus avec du silicium. L'alchimie est plus nuancée mais le principe est le même.

Finalement, sans machines complexes et températures élevées, Le procédé de Maldonado pourrait fournir une solution moins chère, façon plus verte de produire des semi-conducteurs.

"Il y a une raison pour laquelle tout le monde sur cette planète n'a pas accès à l'électronique de pointe, " a déclaré Maldonado. " La fabrication de dispositifs semi-conducteurs à haute performance nécessite une infrastructure substantielle. "

"Ce processus, en termes d'éléments clés, nous parlons de choses que vous pouvez obtenir à RadioShack. Vous n'avez pas besoin de haute température, vous n'avez pas besoin de machines élaborées. Vous avez juste besoin d'un moyen pour tirer et mesurer un courant, mais l'électronique que vous pourriez littéralement assembler pour 20 $. Ce travail est une étape vers une industrie de fabrication de semi-conducteurs qui pourrait être dirigée par n'importe qui, partout."

Les recherches de l'équipe sont publiées dans le Journal de l'American Chemical Society .