飞鸟
下载贤集网APP入驻自媒体
半导体用于无数光电子器件。然而，随着设备越来越小和要求越来越高，需要新的材料来确保设备以更高的效率工作。现在，美国南加州大学（USC）维特比工程学院的研究人员率先推出了一类新的半导体材料，可以增强光电器件和太阳能电池板的功能，甚至可以使用比常用硅材料少100倍的材料。
由USC维特比工程学院化学工程与材料科学部莫克家族系助理教授Jayakanth Ravichandran领导的研究人员，包括Shanyuan Niu，Huaixun Huyan，Yang Liu，Matthew Yeung，Kevin Ye，Louis Blankemeier，Thomas Orvis，Debarghya Sarkar，电气工程助理教授 Rehan Kapadia和密苏里大学物理学教授David J. Singh开发了一类新型的材料，性能优越，毒副反应降低。他们的过程记录在“通过结构和化学调谐控制过渡金属钙钛矿的带隙”中，发表在Advanced Materials中。
Ravichandran是该研究的领导者，他是一位材料科学家，一直对了解材料中电子和热量的流动，以及电子在材料中如何相互作用感兴趣。对材料组成如何影响电子运动的深入了解对Ravichandran及其同事的最新创新至关重要。
计算机和电子产品越来越好，但是据主要研究人员Jayakanth Ravichandran介绍，“最基本的器件的性能-晶体管-并没有变好。在性能方面有一个高原，如前所述被认为是“摩尔定律的终结”。与电子产品类似，有很多研究人员在开发光电高性能半导体。这个材料科学家和电气工程师的合作团队希望开发新材料，可以在各种应用中展示出理想的光学和电学性能，如显示器、光电探测器和发射器以及太阳电池。
研究人员开发了一类称为“过渡金属钙钛矿硫族化物”的半导体。目前，最有用的半导体对于给定体积的材料并没有足够的载流子（一种称为“状态密度”的属性），而是快速传输电子，即已知的高迁移率。科学家面临的真正挑战是增加材料中的状态密度，同时保持高迁移率。该研究提出的材料预计具有这些相互矛盾的特性。
研究人员研究了其吸收和发光的能力，作为展示其应用潜力的第一步。Ravichandran在光学和光子学领域的对话中说，“有一种说法，一个非常好的LED也是一个非常好的太阳电池。”由于Ravichandran和他的同事们开发的材料能够有效吸收和发光，因此太阳电池是该材料的一种可能应用。
太阳电池吸收光并将其转换成电。然而，太阳电池板由硅制成，硅是由沙子通过高能量密集的提取而成。如果太阳电池可以由诸如由USC维特比研究人员创建的新型半导体材料制成，这种材料在给定的体积（并减少面板的厚度）中可提供更多的电子，太阳能电池效率可以更高，并可能使用少于100倍的材料来产生相同的能量。这种新材料，如果应用于太阳能产业，可能使太阳能成本更低。
尽管将这类材料推向市场是漫长的道路，下一步是以超薄薄膜形式重新制造这种材料，以制造太阳电池并测试其性能。Ravichandran说：“这项工作的关键贡献是我们新的合成方法，这是早期研究的一大进步。此外，我们展示光学性能（特别是带隙）的广泛可调性对于开发具有可调谐光学性能的新型光电子器件是有希望的。”
