Zespół badaczy, kierowany przez Uniwersytet w Minnesocie, odkrył nowy, nano-skalowy cienki film o najwyższej jakości przewodnictwa w swojej klasie. Nowy materiał może prowadzić do mniejszej, szybszej i bardziej wydajnej elektroniki, a także bardziej efektywnych ogniw słonecznych.
Odkrycie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Communications, który publikuje wysokiej jakości badania ze wszystkich dziedzin nauk przyrodniczych.
Naukowcy mówią, że to, co sprawia, że ten nowy materiał jest tak wyjątkowy, że ma wysoką przewodność, co pomaga elektronarzowi prowadzić większą elektryczność i staje się silniejsza. Ale materiał ma również szeroką bandgapę, co oznacza, że światło może łatwo przechodzić przez materiał, przez co staje się optycznie przejrzyste. W większości przypadków materiały z szeroką bandgapą zazwyczaj mają niską przewodność lub słabą przezroczystość.
"Wysoka przewodność i duża bandgap sprawiają, że jest to idealny materiał do wytwarzania optycznie przejrzystych folii przewodzących, które można wykorzystać w szerokiej gamie urządzeń elektronicznych, w tym w elektronice o wysokiej mocy, wyświetlaczach elektronicznych, ekranach dotykowych, a nawet w ogniwach słonecznych, w których światło musi przechodzić przez Urządzenie ", powiedział Bharat Jalan, profesor inżynierii chemicznej z Uniwersytetu w Minnesocie oraz profesor nauk przyrodniczych, a także główny badacz w badaniu.
Obecnie większość przejrzystych przewodników w naszej elektronice wykorzystuje pierwiastek chemiczny zwany indem. Cena indium znacznie wzrosła w ciągu ostatnich kilku lat znacznie zwiększając koszty obecnej technologii wyświetlania. W rezultacie ogromne wysiłki zmierzały do znalezienia alternatywnych materiałów, które działają dobrze, a nawet lepiej, niż przeźroczyste przewody indu.
W tym badaniu naukowcy znaleźli rozwiązanie. Opracowali nowy, przezroczysty przewodzący cienki film, stosując nową metodę syntezy, w której wzbogacili cienką warstwę BaSnO3 (połączenie baru, cyny i tlenu, zwanego stannatem baru), ale zastąpiono pierwiastkowe źródło cyny chemicznym prekursorem cyny. Chemiczny prekursor cyny ma unikalne, radykalne właściwości zwiększające chemiczną reaktywność i znacznie poprawiają proces formowania tlenku metalu. Zarówno bar, jak i cyna są znacznie tańsze niż ind i są obficie dostępne.
"Byliśmy zaskoczeni tym, jak bardzo niekonwencjonalne podejście działało po raz pierwszy, kiedy użyliśmy prekursora cyny." - powiedział Uniwersytet w Minnesocie inżynieria chemiczna i absolwentka nauk ścisłych Abhinav Prakash, pierwszy autor gazety. "To było duże ryzyko, ale to był wielki przełom dla nas".
Jalan i Prakash twierdzili, że ten nowy proces pozwala im tworzyć ten materiał bez nadzoru nad grubością, składem i defektem, a ten proces powinien być bardzo odpowiedni dla wielu innych systemów materiałowych, w których element jest trudny do utleniania. Nowy proces jest powtarzalny i skalowalny.
Dodali ponadto, że była to konstrukcyjnie najwyższa jakość i lepsze odchylenie, co pozwoliło im odkryć wysoką przewodność materiału. Powiedzieli, że następnym krokiem jest dalsze zmniejszanie defektów w skali atomowej.
"Nawet jeśli ten materiał ma najwyższą przewodność w tej samej klasie materiałów, to jest dużo miejsca na poprawę, a także wybitny potencjał do odkrywania nowej fizyki, jeśli zmniejszymy wady. To nasz kolejny cel" - powiedział Jalan.
