La mobilité est un paramètre clé pour les performances des semi-conducteurs et concerne la rapidité et la facilité avec lesquelles les électrons peuvent se déplacer à l'intérieur d'une substance. Les chercheurs ont maintenant atteint la mobilité la plus élevée parmi les films minces de dioxyde d'étain jamais signalée. Cette mobilité élevée pourrait permettre aux ingénieurs de créer des semi-conducteurs en dioxyde d'étain minces et même transparents pour une utilisation dans les lampes LED de nouvelle génération, panneaux solaires photovoltaïques ou technologies d'affichage tactile.

L'étain et l'oxygène peuvent être combinés d'une certaine manière pour devenir du dioxyde d'étain, un matériau qui peut être transformé en un semi-conducteur. Les semi-conducteurs sont à la base des puces informatiques, panneaux solaires et plus. Depuis les années 1960, le dioxyde d'étain a trouvé une utilisation dans des applications industrielles, y compris les capteurs de gaz et les électrodes transparentes pour les appareils solaires. Le matériau convient à ces choses en raison de sa grande mobilité. Pour la plupart des applications, plus haut c'est mieux. Cependant, la grande mobilité de l'oxyde d'étain n'était possible que dans de gros cristaux en vrac, jusqu'à maintenant.

"Nous avons démontré la mobilité la plus élevée jamais atteinte dans un film mince d'oxyde d'étain. Une mobilité améliorée améliore non seulement la conductivité mais aussi la transparence du matériau, " a déclaré Shoichiro Nakao, chercheur au Département de chimie de l'Université de Tokyo. "Généralement, transparence et conductivité ne peuvent coexister dans un matériau. Les matériaux transparents typiques tels que le verre ou le plastique sont isolants, alors que les matériaux conducteurs comme les métaux sont opaques. Peu de matériaux présentent une conductivité transparente, c'est très intéressant !"

Plus un semi-conducteur est transparent, plus il laisse passer de lumière. Nakao et son équipe ont fabriqué un film mince d'oxyde d'étain qui laisse passer la lumière visible et la lumière proche infrarouge. C'est un grand avantage pour l'efficacité de conversion de puissance des panneaux solaires photovoltaïques, mais d'autres utilisations pourraient inclure des écrans tactiles améliorés avec une précision et une réactivité encore meilleures, ou des lumières LED plus efficaces.

« Notre méthode de production était essentielle pour créer une substance dotée de ces propriétés. Nous avons utilisé un laser hautement focalisé pour évaporer des pastilles de dioxyde d'étain pur et déposer ou faire croître le matériau exactement comme nous le voulions. " a déclaré Nakao. "Un tel processus nous permet d'explorer différentes conditions de croissance ainsi que la façon d'incorporer des substances supplémentaires. Cela signifie que nous pouvons doter les semi-conducteurs de dioxyde d'étain d'une grande mobilité et de fonctionnalités utiles. »