La synthèse à grande échelle de matériaux nanostructurés à base de Si reste un défi. Dans la croissance par CVD, les SiNW sont obtenus en faisant réagir un flux gazeux de silane SiH4 sur un substrat recouvert de nanoparticules d'or AuNP à >500°C. Le SiH4 se dissocie sur des gouttelettes d'or fondues, et les atomes de Si se dissolvent dans le métal. À la saturation, le Si commence à cristalliser sous forme de nanofils. Le problème est que le SiH4 est un gaz pyrophorique et explosif.
SiH4 + AuNP → 2H2 +
SiNW
Dans notre processus, nous passons à une vision chimiste de la croissance de la SiNW :
1/ une croissance orientée vers le rendement : nous utilisons un petit volume de réacteur avec une forte charge en silane et en or
2/ nous utilisons une huile organosilanique comme source de Si car c'est un réactif stable à l'air
3/ la réaction se fait en 3D pour la production de masse : pour cela, l'or est déposé sur de la micro-poudre de NaCl. Le NaCl offre une grande surface et maintient les catalyseurs séparés. Le sel est éliminé à la fin de la réaction par lavage à l'eau.
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Références O Burchak, P Chenevier, P Reiss
Patent FR1455431, 2014
Scalable chemical synthesis of doped silicon nanowires for energy applicationsNanoscale (2019) 11, 22504-22514
O Burchak, C Keller, G Lapertot, M Salaün, J Danet, Y Chen, N Bendiab, B Pépin-Donat, C Lombard, J Faure-Vincent, A Vignon, D Aradilla, P Reiss and P Chenevier