Les ingénieurs chimistes de l'EPFL ont développé une nouvelle méthode de dépôt de couche atomique, une technique couramment utilisée en microélectronique de haute qualité. La nouvelle méthode peut être utilisée dans des matériaux avec de plus grandes surfaces beaucoup moins cher que les approches actuelles, tout en préservant la qualité et l'efficacité.

Le dépôt de couche atomique (ALD) consiste à empiler des couches d'atomes les unes sur les autres comme des crêpes. Les atomes proviennent d'un matériau vaporisé appelé précurseur. ASD est une technique bien établie pour la fabrication de microélectronique comme les semi-conducteurs et les têtes magnétiques pour l'enregistrement sonore, ainsi que des capteurs pour la bio-ingénierie et le diagnostic.

Cependant, utiliser ALD pour déposer des couches sur de plus grandes surfaces a été un combat, surtout lorsqu'il s'agit de fabriquer des matériaux qui doivent être maintenus à faible coût, par exemple. catalyseurs et dispositifs solaires.

"Le point d'achoppement n'est pas nécessairement de fabriquer le bon matériau mais de le faire à moindre coût, " explique le professeur Jeremy Luterbacher, responsable du Laboratoire de transformation durable et catalytique (LPDC) de l'EPFL. "Le revêtement de plus grandes surfaces avec des méthodes en phase gazeuse nécessite de longs temps de dépôt, et d'énormes excès de précurseur, qui augmentent les coûts, " ajoute Benjamin Le Monnier, le doctorat étudiant qui a effectué la plupart des recherches.

Maintenant, le LPDC a développé une solution. En utilisant l'ALD en phase liquide, les scientifiques peuvent produire des matériaux indiscernables de ceux fabriqués en phase gazeuse, avec des équipements beaucoup moins chers et aucun excès de précurseurs.

Une plus grande précision réduit les coûts

Les chercheurs ont réalisé cette percée en mesurant soigneusement le rapport des précurseurs réactifs avant de les injecter sur la surface d'un substrat. Par ici, ils ont utilisé exactement la bonne quantité de précurseur, sans restes qui peuvent provoquer des réactions indésirables ou être gaspillés.

La nouvelle méthode réduit également les coûts en ne nécessitant que du matériel de laboratoire standard pour la synthèse chimique. Il peut également être facilement mis à l'échelle pour enduire plus de 150 g de matériau avec le même équipement bon marché, sans perte de qualité de revêtement. La technique permet même d'obtenir des revêtements impossibles avec l'ALD en phase gazeuse, par exemple. en utilisant des précurseurs non volatils.

« Nous pensons que cette technique pourrait grandement démocratiser l'utilisation de l'ALD sur les catalyseurs et autres matériaux à haute surface spécifique, " dit Luterbacher.