Des nanofils de silicium pour la conversion thermoélectrique de l’énergie

, Partager

Beaucoup de travaux de recherche sont orientés vers la fabrication de nanofils semiconducteurs qui sont porteurs d’applications potentielles très attrayantes dans de nombreux secteurs, électronique, bio-médical, énergétique, etc. Les méthodes de synthèse sont très souvent relativement complexes et donc coûteuses, et assez mal adaptées à une production de masse qui soit industrialisable.

Un groupe de Berkeley (Université de Californie) vient de proposer une voie intéressante pour fabriquer des nanofils de silicium par un procédé "electroless". Il s’agit d’un mécanisme bien connu des électrochimistes, qui permet de dissoudre ou de déposer un matériau par un procédé électrochimique, sans que l’on impose de courant par l’extérieur, qui résulte de réactions d’oxydo-réduction spontanées en solution. Dans le cas de la méthode proposée, il s’agit du déplacement galvanique du silicium couplé à la réduction d’ions argent à la surface de l’échantillon. Ce procédé qui consiste simplement à tremper la plaquette de silicium dans la solution permet de fabriquer une forêt de nanofils de silicium alignés perpendiculairement à la surface de la plaquette, dont les diamètres sont dans l’échelle des 20 à 300 nm. La particularité de ces nanofils est de présenter des parois relativement rugueuses, contrairement à ce qu’on obtient par d’autres méthodes de fabrication.

Cette particularité est intéressante, car il semblerait qu’elle soit à l’origine d’un renforcement important (d’un facteur 100) des propriétés thermoélectriques des nanofils. En effet, leur conductivité électrique reste très proche de celle de l’échantillon de silicium utilisé, alors que leur conductivité thermique est fortement réduite à température ambiante, ce qui a pour effet d’augmenter fortement le facteur de mérite de conversion thermoélectrique. Même si l’origine de cet effet n’est pas encore vraiment comprise, on obtient par cette méthode un matériau facile à élaborer et finalement assez peu coûteux qui pourrait être exploité pour convertir l’énergie thermique en électricité.

Les performances de conversion mesurées par les chercheurs de Berkeley sont encore insuffisantes, mais les chercheurs pensent qu’elles peuvent être optimisées en jouant sur plusieurs facteurs, comme le diamètre des nanofils (qui pourrait être diminué au dessous de 50 nm), la rugosité de leur surface, ou encore le dopage du silicium.

Source :


- http://www.physorg.com/news119201015.html
- "Enhanced Thermoelectric Performance of Rough Silicon Nanowires." Allon I. Hochbaum, Renkun Chen, Raul Diaz Delgado, Wenjie Liang, Erik C. Garnett, Mark Najarian, Arun Majumdar & Peidong Yang, Nature, Janvier 2008

Rédacteur :

Roland Hérino, attache-phys.mst@consulfrance-houston.org

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….