Этот новый материал может привести к созданию более эффективных солнечных элементов, светодиодов, световых детекторов и другой прозрачной электроники.Многочисленные приложения, от плоских дисплеев до солнечных элементов, требуют высокоэффективных прозрачных проводящих оксидов.
В коммерческих приложениях в основном используются прозрачные оксиды, которые проводят электроны. Их аналоги, прозрачные оксиды, которые проводят «недостающие электроны», называемые дырками, не были коммерциализированы из-за их низкой проводимости. Электропроводность и прозрачность обычно считались взаимоисключающими свойствами.
Теперь исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (штат Вашингтон) вместе с сотрудниками из Бингемтонского университета (Нью-Йорк) и Института Пола Друде (Берлин) создали новый материал, который пропускает дыры, сохраняя большую часть своей прозрачности.Новый материал со специальной структурой перовскита эффективно пропускает дыры и сохраняет большую часть своей прозрачности. Материал изготавливается путем химического замещения стронция до 25 процентов лантана в оксиде лантана и хрома. Чтобы продемонстрировать потенциал этого нового материала, кристаллические пленки были выращены на титанате стронция с помощью процесса, называемого молекулярно-лучевой эпитаксией.
Когда свет поглощался в этой двухслойной пленке, генерировались электроны и дырки. Электроны переместились в слой титаната стронция, а дырки — в новый материал.Эта новая прозрачная пленка обладает «дырочной проводимостью», которая не уступает наиболее известным прозрачным оксидам с дырочной проводимостью. Благодаря своей структурной и химической совместимости, этот новый материал предлагает большие перспективы для интеграции и улучшения характеристик электроники, основанной только на оксидах перовскита.
Эта оксидная электроника требует, чтобы положительно заряженные и отрицательно заряженные материалы контактировали друг с другом. Благодаря этому новому материалу оба слоя могут иметь совместимые структуры, называемые перовскитами.
Примеры оксидной электроники включают высокомощные устройства и датчики.Эта работа была поддержана Управлением науки Министерства энергетики (Управление фундаментальных энергетических наук) и Лабораторией молекулярных наук об окружающей среде, а также Национальным синхротронным источником света, Управлением научных учреждений Министерства энергетики США; Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория (вычислительные аспекты); Национальный научный фонд (Бингемтонский университет); и Национальный институт стандартов и технологий (Beamline X24a).