Couches minces et revêtements nanostructurés

Nombre de réalisations de la vie moderne ne seraient guère pensables sans les revêtements et les couches minces. Leur faible épaisseur les rend quasiment invisibles à l’œil nu ou ils sont recouverts par d’autres revêtements. Ils peuvent cependant exercer une influence considérable sur les propriétés électroniques, optiques, mécaniques ou biologiques de matériaux et dispositifs. Les composants électroniques ou les moyens de stockage de données reposent par exemple entièrement sur eux. La science et la technique des matériaux des couches minces comprennent aussi la configuration de leurs interfaces. Il s’agit là pour l’essentiel de l’optimisation de leur propriétés d’adhérence et du comportement des différentes couches minces entre elles, par exemple sur les cellules solaires à couches minces, les feuilles d’emballage, les composants électroniques et nombre d’autres applications. Pour consommer moins de carburant, les moteurs des voitures ont besoin de composants à faible frottement utilisant des couches minces spécialement conçues pour cela. On trouve encore des revêtements spéciaux sur les outils de perçage ou d’estampage. Des revêtements optiques sont aussi utilisés sur les fenêtres pour améliorer leur efficacité énergétique ou éliminer les reflets, pour ne citer que quelques possibilités d’application.

/documents/20659/66477/Picture_Nanostructured+Thin+Films+and+Coating_graphene_nanoribbon/c8a96843-7d78-4f3e-9f86-6dfa6213de87?t=1452256812000
AlB2-type of binary superlattices from 4.7 nm PbS nanocrystals and 2.5 nm Mo72V30 clusters

Tout ceci fait partie du répertoire de l’Empa qui aborde les domaines suivants :

  • Photovoltaïque à couches minces inorganiques sur la base de cellules solaires CIGS, CdTe et perowskites ainsi que des cellules solaires hybrides: l’Empa détient actuellement avec 20.4 % le records mondial de rendement pour les cellule solaires à couche mince flexibles.
  • Revêtements durs et ultra-durs tels que revêtements carbone de type diamant et couches minces piézoélectriques et magnétiques
  • Auto-organisation de matériaux organiques en couches minces et synthèse sur surface de nanostructures de graphène de précision atomique: les nanorubans de graphène suscitent un très grand intérêt car ils présentent des bandes interdites qui sont fonction de leur largeur et les rendent utilisables comme composants digitaux et optoélectroniques qui conservent la conjugaison électronique et les propriétés de transport extraordinaires du graphène. L’étude du potentiel des rubans de graphène est rendue difficile par leur faible disponibilité. C’est aussi pourquoi l’Empa développe, en collaboration avec l’Institut Max Planck de Mainz, une méthode de synthèse novatrice pour la production de nanorubans de graphène de diverses topologies et largeurs avec une précision atomique utilisant le couplage de molécules précurseurs catalysé par surface
  • Polymères plasma nanoporeux fonctionnels
  • Galvanisation de métaux et de semi-conducteurs nanostructurés
  •  Différents procédés de revêtement tels que pulvérisation cathodique magnétron, HiPIMS, PACVD, PVD, vaporisation à arc électrique, ablation laser, polymérisation plasma, CVD sous ultravide, projection plasma, galvanisation, éloxage, procédé sol-gel, LIGA, impression à jet d’encre, ALD, etc.