L'électronique transparente est l'avenir, selon des chercheurs dont José A. Flores-Livas et Miglė Graužinytė du groupe de recherche dirigé par Stefan Goedecker, Professeur de physique computationnelle à l'Université de Bâle. Cependant, le développement technologique correspondant progresse lentement en raison d'une pénurie de certains semi-conducteurs transparents à haut niveau de conductivité.

Impuretés pour l'optimisation

Les propriétés électroniques ou optiques des semi-conducteurs peuvent être manipulées et optimisées en utilisant des impuretés appropriées dans le matériau. Ce dopage aux impuretés, par exemple dans les transistors, modifie la densité des porteurs de charge, augmentant ainsi la conductivité.

Identifier les impuretés appropriées dans le tableau périodique, cependant, implique souvent des années d'expérimentation en laboratoire coûteuse. Les chercheurs tentent d'accélérer ce processus en utilisant des simulations informatiques. Ils les utilisent pour calculer les candidats les plus prometteurs sur la base de lois physiques qui décrivent l'interaction entre l'impureté et le matériau du conducteur. Les candidats potentiels peuvent ensuite être testés en laboratoire de manière ciblée.

Pénurie de conducteurs spéciaux hautes performances

Des chercheurs de l'Université de Bâle ont utilisé le supercalculateur Piz Daint pour effectuer des simulations aussi complexes dans le but de trouver des impuretés appropriées pouvant être utilisées pour produire des conducteurs transparents. Mais quand il s'agit de conducteurs transparents, la principale pénurie concerne les conducteurs à hautes performances appelés P-Type (porteurs chargés positivement) dans lesquels l'impureté implantée a un électron de trop peu. Inversement, les conducteurs dits de type N (porteurs chargés négativement) sont dopés avec des éléments qui ont, pour ainsi dire, un électron de réserve.

Selon les chercheurs, il a été récemment découvert que le monoxyde d'étain respectueux de l'environnement et abondant sur terre pouvait être un matériau très prometteur pour la production de conducteurs de type P transparents et à hautes performances. Il convient également à ce que l'on appelle le dopage ambipolaire, c'est-à-dire lorsque les porteurs de charge négatifs et positifs sont combinés dans des conducteurs bipolaires. Cependant, jusqu'à présent, seule une poignée d'éléments ont été examinés qui pourraient convenir comme impuretés pour doter le semi-conducteur à base de monoxyde d'étain des propriétés souhaitées.

Des métaux alcalins prometteurs

Par leurs calculs, les chercheurs ont identifié les métaux alcalins comme pleins de potentiel. Ils ont pu identifier cinq métaux alcalins (lithium, sodium, potassium, rubidium et césium) qui pourraient être introduits dans le monoxyde d'étain afin de permettre des semi-conducteurs de type P performants et transparents. En outre, selon les chercheurs, les calculs ont établi 13 éléments appropriés pour le dopage avec des porteurs de charge de type N dans le monoxyde d'étain. « Si ces éléments peuvent être introduits avec succès dans le monoxyde d'étain et que le semi-conducteur souhaité peut être produit, cela ouvrirait de nouvelles voies pour une gamme de technologies transparentes, " dit Flores-Livas.