Le vanadate de strontium : Une révolution pour la fabrication des écrans ?

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Face à l’explosion de la demande mondiale de l’alliage d’oxyde d’indium et d’étain nécessaire à la production industrielle d’écrans plats, la recherche d’alternatives devient de plus en plus importante. C’est une des missions que défend le CRISMAT, une unité mixte de recherche du CNRS, de l’ENSICAEN et de l’Université de Caen, qui étudie un nouveau matériau conducteur et transparent pour nos écrans, le vanadate de strontium. Un matériau qui bénéficie de propriétés similaires à l’indium mais qui s’avère être une solution beaucoup moins coûteuse et moins rare.

Un procédé innovant

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont été effectuées pour remplacer l’oxyde d’indium-étain (ITO). Ce matériau, qui se raréfie et dont les prix sont en hausse constante, possède des performances inégalées via ses propriétés de transparence et de conductivité uniques, qui permettent à la fois la lecture sur les écrans et la transmission d’un signal électrique.

Mais le CRISMAT de Caen semble avoir trouvé une alternative grâce au vanadate de strontium (formule chimique SrVO3), un oxyde pérovskite qui comprend de l’oxygène, du vanadium et du strontium. En 2017, le CRISMAT obtient un financement de l’Agence nationale de la recherche (ANR) permettant aux chercheurs d’approfondir l’étude du vanadate de strontium et du procédé idéal pour fabriquer ce matériau en une très fine couche de quelques dizaines de nanomètres sur du verre.

Les chercheurs ont alors réussi à mettre au point une technique efficace permettant de synthétiser dans un certain ordre les différents éléments du vanadium de strontium, créant ainsi un composé chimique doté de propriétés de transparence et de conductivité.

Les résultats, publiés dans la revue scientifique Advanced Functional Materials, sont un bon point de départ pour développer une solution à plus grande échelle. « Nous avons mis au point une solution chimique « tampon » (à base de calcium et de niobium) permettant d’accrocher la couche d’oxyde de vanadate de strontium. Nous avons réussi à cristalliser cet oxyde de vanadate de strontium en le chauffant à 500 degrés – moins que les températures habituelles de 700-800 degrés pour la cristallisation – pour qu’il devienne transparent et conducteur », explique Wilfrid Pellier, directeur de CRISMAT.

À la fois conducteur d’électricité et transparent dans le spectre visible, le vanadate de strontium pourrait ainsi entrer dans la fabrication des écrans plats, tactiles mais également des panneaux solaires et ainsi représenter de véritables enjeux économiques et industriels.

D’autres solutions envisagées

SI le CRISMAT est en bonne voie pour trouver une solution digne de ce nom, il n’est pas le seul à être parti à la recherche de solutions alternatives à l’ITO ces dernières années. Fin 2021, des chercheurs de l’Université de Queen Mary, à Londres, et de Paragraf, ont publié une nouvelle étude dans la revue Advanced Optical Materials sur une solution alternative pour remplacer l’oxyde d’indium-étain : le graphène.

Le graphène est présent en abondance sur Terre grâce à sa composition uniquement constituée d’atomes de carbone. Si des recherches ont déjà été réalisées auparavant dans la même idée de base avec des nanotubes de carbone, des polymères conducteurs, des nanofils métalliques ou encore des grilles métalliques, cette fois-ci les chercheurs ont réussi à créer une technologie plus durable grâce au graphène. Ils ont conçu une diode électroluminescente organique (OLED) où ils ont remplacé l’ITO par une anode de graphène monocouche. Les chercheurs se sont ainsi aperçus que l’écran, ainsi conçu, offre des performances identiques aux écrans habituels.

Dans une société où la place des écrans est en constante évolution, ces différentes alternatives représentent des avancées importantes dans le remplacement de l’ITO, classé parmi la liste des neufs éléments en danger dressée par l’American Chemical Society.

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