Plus de matériel pourrait être économisé lors de la fabrication de plaquettes à l'avenir. Des scies ultra-fines faites de nanotubes de carbone et de diamant seraient capables de couper des plaquettes de silicium avec une perte de saignée minimale. Un nouveau procédé permet de fabriquer les fils de scie.

Vous ne pouvez pas scier sans produire de la sciure de bois – et cela peut coûter cher si, par exemple, la "poussière" provient de la fabrication de plaquettes dans les industries photovoltaïques et semi-conducteurs, où une perte de saignée relativement élevée a été acceptée comme inévitable, si très regrettable, fait de vie. Mais maintenant, des scientifiques du Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM à Fribourg et des collègues de l'Australian Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation CSIRO ont mis au point un fil de scie qui devrait permettre de réduire considérablement la perte de saignée :à la place de l'acier imprégné de diamant. fils, les chercheurs utilisent des fils ultrafins et extrêmement stables constitués de nanotubes de carbone recouverts de diamant.

Le potentiel des nanotubes de carbone revêtus est compris depuis longtemps :les applications possibles incluent leur utilisation en tant que matériau composite dur et résistant ou en tant que composant de capteurs hautement sensibles et de générateurs thermoélectriques. Cependant, le nouveau matériau est extrêmement difficile à synthétiser. Les diamants ne poussent que dans des conditions extrêmes – à des températures d'environ 900 degrés Celsius dans une atmosphère contenant des hydrocarbures. Faire pousser des diamants sur des nanotubes est une proposition délicate, car le carbone a tendance à former du graphite. Afin de catalyser la formation de la phase diamant, il est nécessaire d'utiliser de l'hydrogène réactif pour interdire le dépôt de graphite. Cependant, ce processus endommage également les nanotubes de carbone.

Mais le scientifique de l'IWM Manuel Mee a trouvé une solution pour protéger les fins nanotubes de carbone, qui poussent comme des forêts sur un substrat :« Lors de nos premières expérimentations, la silice fondue de la chambre de réaction est entrée accidentellement en contact avec le plasma de revêtement. Il s'est déposé sur le substrat et l'a protégé contre l'hydrogène agressif." Et à sa grande surprise, les diamants ont en fait poussé sur cette couche. "Ce qui a suivi était prudent, travail minutieux, " précise Mee. " Nous avons dû étudier la couche d'oxyde de silicium, qui a été déposé de manière indéfinie, et trouver une méthode pour contrôler le dépôt et optimiser le processus. » Des tests avec un microscope électronique à transmission au laboratoire du CSIRO en Australie ont révélé que les nanotubes survivaient réellement sous leur couche protectrice.

Une success story germano-australienne

Comment procéder exactement à partir de là était la question qui se posait maintenant aux scientifiques. S'ils ont trouvé un moyen d'enrober de diamant les nanofils que les spécialistes du CSIRO fabriquent à partir de nanotubes, ces nanofils recouverts de diamant pourraient être utilisés pour fabriquer des scies ultra-fines capables de couper des tranches de silicium par exemple. L'équipe australienne du CSIRO est l'un des principaux experts mondiaux ayant le savoir-faire pour fabriquer des fils à partir de nanotubes de carbone. Le processus de fabrication nécessite des "forêts" spéciales de nanotubes de carbone, qui peut être extrait comme un "feutre" ultra-fin et tordu en un fil très fin de dix à vingt micromètres de diamètre. En principe, ce fil diamanté est le matériau idéal pour fonder une nouvelle génération de scies, qui pourrait être utilisé dans l'industrie solaire par exemple. Comme l'explique Mee :« Les nouveaux fils de scie promettaient d'être de loin supérieurs aux fils d'acier traditionnels. En raison de leur haute résistance à la traction, ils peuvent être fabriqués beaucoup plus minces que les fils d'acier - et cela signifie beaucoup moins de perte de saignée."

En attendant, le physicien a réussi à mettre en œuvre son idée. Une demande de brevet conjointe par Fraunhofer et CSIRO a déjà été déposée pour la méthode et les produits correspondants. Mee et ses collègues effectuent actuellement des tests de sciage. « Pouvoir montrer à nos partenaires industriels le potentiel de la technologie, " dit Mee, « nous devons démontrer comment cela peut aider les entreprises solaires à économiser du matériel lors du traitement des plaquettes. »