Des chercheurs du laboratoire de physique des plasmas de Princeton (PPPL) ont développé un modèle novateur pour la production de silicium noir, une percée significative pour les applications solaires et autres technologies. Ce modèle, basé sur l'utilisation de fluor gazeux, ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine de la chimie quantique.
Le silicium noir, connu pour sa capacité à absorber efficacement la lumière, est un composant clé des cellules solaires, capteurs de lumière, et même des surfaces antibactériennes. Sa fabrication se fait traditionnellement par gravure de la surface du silicium, créant de minuscules piqûres au niveau nanométrique qui améliorent ses propriétés lumineuses et modifient également sa couleur.
Le travail mené par Yuri Barsukov, chercheur postdoctoral au PPPL, et son équipe se distingue par son choix d'étudier l'interaction entre le fluor gazeux et le silicium. Cette approche originale vise à combler le manque de recherches sur le rôle des substances neutres comme le fluor dans la production de silicium noir. Selon Yuri Barsukov, la compréhension précise des mécanismes impliqués dans ce processus est une contribution importante à la fois pour la science fondamentale et pour l'amélioration des méthodes de fabrication.
Le modèle développé par l'équipe de PPPL révèle comment le fluor gazeux interagit avec les atomes de silicium, en brisant certaines liaisons plus fréquemment que d'autres en fonction de leur orientation à la surface. Cette interaction sélective conduit à une surface rugueuse, essentielle pour augmenter l'absorption de lumière dans les cellules solaires. Barsukov souligne que pour obtenir une surface lisse, nécessaire dans la fabrication de puces informatiques, il faudrait utiliser un réactif différent.
Ce projet marque un tournant pour le PPPL, traditionnellement concentré sur la physique des plasmas, en s'étendant désormais à la chimie quantique. Cette recherche, co-écrite par Omesh Dhar Dwivedi, Sierra Jubin, Joseph R. Vella, et Igor Kaganovich, a été publiée dans le
Journal of Vacuum Science & Technology A.
La chimie quantique, qui étudie la structure et la réactivité des molécules à travers la mécanique quantique, se trouve ainsi enrichie par cette étude. Elle ouvre des possibilités pour de nouvelles méthodes de fabrication dans le domaine de la microélectronique et des dispositifs quantiques, soutenues par le financement de recherche et développement du PPPL.
Ce nouveau modèle de production de silicium noir par fluor gazeux marque ainsi un pas en avant significatif, non seulement pour la technologie solaire, mais aussi pour une meilleure compréhension des interactions chimiques et physiques au niveau quantique. Cette découverte est un exemple éloquent de la manière dont la recherche fondamentale peut ouvrir la voie à des avancées technologiques pratiques et innovantes.