DS03 - Stimuler le renouveau industriel

MétHode innovAnte de desigN de précurseurs ALD pour de nouveaux Matériaux fonctIonnels avancés – HANAMI

HANAMI

MétHode innovAnte de desigN de précurseurs ALD (Atomic Layer Deposition) pour de nouveaux Matériaux fonctIonnels avancés

Accélérer le développement de nouveaux matériaux fonctionnels

Le projet HANAMI a pour but de développer une méthode de criblage de précurseurs ALD afin d'acquérir une meilleure compréhension de sa chimie de surface, générer de nouveaux matériaux fonctionnels et les utiliser dans des dispositifs optoélectroniques innovants.

Ce but ambitieux sera atteint en combinant la chimie organométallique, les méthodes numériques et la science des matériaux.

Résultats à venir!

D’un point de vue fondamental, le projet HANAMI va faire avancer la compréhension des mécanismes de croissance et de la chimie de l’ALD, et aura un impact important aussi bien dans le monde académique que dans l’industrie. De nouveaux procédés de fabrication de matériaux fonctionnels et des dispositifs optoélectroniques seront produits. Par ailleurs, l’objectif clair de développer des synthèses organométalliques simples pouvant être reproduites par des non-spécialistes profitera à l’ensemble de la communauté ALD.
Enfin, cet outil aidera les chercheurs à développer des procédé ALD plus efficaces, et les retombés économiques en seront donc importantes.

à venir

Le dépôt pas couche atomique ALD (Atomic Layer Deposition) est une technologie en plein essor qui s’impose comme un outil puissant pour la synthèse de nanomatériaux et leur fonctionnalisation. Il permet le dépôt d’une large gamme de matériaux, dans des conditions douces, avec une précision à l’échelle sub-nanométrique et un contrôle fin de leurs propriétés. Au jour d’aujourd’hui, plus de 1000 procédés ALD ont été développés pour la croissance de films inorganiques, organiques ou hybrides organiques-inorganiques. Ce sont en général des matériaux de type oxydes binaires, dans une moindre mesure des nitrures et des films métalliques. Malgré leur fort potentiel, les sulfures sont quant à eux relativement peu étudiés en ALD.
Certains matériaux, notamment ceux possédant plusieurs éléments, sont cependant encore inaccessibles par ALD ou souffrent de problèmes de contamination qui détériorent leurs propriétés. D’autres nécessitent des conditions de synthèse drastiques ou des étapes de recuit, ce qui limite leur implémentation dans certains dispositifs et entraine la perte d’un des atouts principaux de la technique ALD. Enfin, les dépôts sélectifs, basés sur les interactions substrat-précurseur, sont rarement explorés.
Ces problèmes peuvent être résolus par un choix judicieux des précurseurs : l’ALD est un procédé chimique, dicté par sa chimie de surface c’est à dire la nature des précurseurs et du substrat. La chimie organométallique offre une quasi-infinité d’options, mais toutes les molécules ne sont pas adaptées aux conditions ALD. De plus, prédire leur réactivité dans le réacteur est compliqué car les spécificités de la chimie de l’ALD ne sont pas encore complètement comprises. On trouve dans la littérature de nombreux cas où les auteurs s’étonnent de combinaisons de précurseurs non réactives en ALD, sans être capables de l’expliquer. Bien que de nombreuses études de croissance basées sur des mesures in- ou ex-situ et la modélisation atomique par théorie de la densité fonctionnelle aient été réalisées, la compréhension générale de l’ALD est limitée. Peu de chimies sont testées, ce qui est du à de nombreuses raisons, parmi lesquelles, notamment un manque de sources disponibles commercialement ou des tests de dépôts ALD très chronophages.
Le projet HANAMI (MétHode innovAnte de design de précurseurs ALD pour de NouveAux Matériaux fonctIonnels avancés) a pour but de développer une procédure originale et efficace de sélection de précurseur pour l’ALD, afin d’acquérir une meilleure compréhension de cette dernière, générer de nouveaux matériaux fonctionnels, et les appliquer dans des dispositifs optoélectroniques innovants. Ce but ambitieux sera atteint par la combinaison de la chimie organométallique, des méthodes numériques et de la science des matériaux.

Coordinateur du projet

Madame Nathanaelle Schneider (Institut de recherche et développement sur l'énergie photovoltaïque)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IRDEP Institut de recherche et développement sur l'énergie photovoltaïque
IRDEP Institut de recherche et développement sur l'énergie photovoltaïque

Aide de l'ANR 351 000 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2017 - 42 Mois

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