Le développement des oxydes ambipolaires à haute performance grâce au génie polaronique

Les oxydes semiconducteurs sont essentiels à une variété de technologies électroniques d’une grande importance exigeant de la transparence, une stabilité chimique, un fonctionnement à faible puissance et/ou une complexité accrue des circuits. Les technologies basées sur les oxydes semiconducteurs incluent l’électronique transparente, l’électronique flexible, l’électrochromique, les détecteurs, les affichages, le photovoltaïque et les dispositifs neuromorphiques. En construisant des dispositifs électroniques avancés composés de régions avec des matérielles de type n (dominées par les transporteurs d’électrons) et de type p (dominées par les transporteurs d’électrons-trous), une performance en puissance exceptionnellement améliorée et une complexité des circuits réduite sont possibles dans les technologies susmentionnées. L’électronique oxydique de prochaine génération exige donc des matériaux semiconducteurs d’une mobilité ambipolaire élevée (c’est-à-dire que la mobilité des électrons et celle des électrons-trous doivent être également bonnes). Le développement de l’électronique oxydique demeure toutefois grandement limité par une mobilité médiocre des transporteurs ? un problème de génie des matériaux. Cette limitation découle des interactions entre le réseau d’oxygènes et les transporteurs de charge électrique (qui peuvent être des électrons ou des électrons-trous), et mène à ce qu’on appelle un petit polaron. D’une importance cruciale, les petits polarons inhibent la facilité de mouvement (ou la mobilité) qui permet à un transporteur de se déplacer dans un oxyde semiconducteur (ralentissant dans les faits le mouvement du transporteur). Les grands polarons peuvent au contraire être immensément bénéfiques en facilitant le mouvement des transporteurs autour des imperfections cristallines. Il existe donc un régime de génie polaronique en vertu duquel la mobilité des transporteurs peut être systématiquement maximisée de manière ambipolaire grâce à la formation de ces grands polarons immensément bénéfiques. L’objectif du présent projet est la mise au point d’un oxyde semiconducteur révolutionnaire d’une mobilité ambipolaire élevée record faisant appel à la formation de grands polarons pour la première fois. Cette avancée en génie des matériaux représentera une percée sans précédent en électronique oxydique. Par l’entremise de cet effort coopératif vital, les activités de ce projet de recherche permettront la formation d’un groupe diversifié d’effectifs hautement qualifiés en développement de logiciels, en informatique évoluée, en synthèse des matériaux, en mise au point d’instrumentation, en caractérisation des matériaux et en conception de dispositifs. Ces effectifs aideront grandement à l’établissement d’une industrie de pointe en électronique oxydique au Québec grâce au lancement anticipé d’une entreprise en démarrage et aux interactions coopératives extensives avec des partenaires industriels à la grandeur du Québec.