Ученые создали тонкие пленки, сделанные из циркония бария сульфид (BaZrS3) и подтвердил, что материалы очаровательные электронные и оптические свойства, предсказанные теоретиками.
Фильмы сочетать исключительно сильное поглощение света с хорошим перенос заряда — два качества, которые делают их идеальными для приложений, таких как фотоэлектрические и светоизлучающие диоды (Сид).
В солнечных панелей, например, экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что BaZrS3 фильмы будут намного более эффективными в преобразовании солнечного света в электричество чем традиционные кремниевые материалами с идентичной толщиной, говорит ведущий исследователь Хао Цзен н., профессор физики в университете в Буффало, колледж искусств и наук. Это может снизить стоимость солнечной энергии, тем более, что новые фильмы блестяще справился, даже когда у них были недостатки. (Производство почти безупречных материалов обычно более дорогие, Цзэн объясняет.)
«В течение многих десятилетий, есть только горстка из полупроводниковых материалов, которые были использованы, с кремнием является основным строительным материалом», — говорит Цзэн. «Наша тонких пленок открыть дверь в новое направление в полупроводниковых исследований. Есть возможность изучить потенциал нового класса материалов».
Исследование было опубликовано в ноябре в журнале Nano энергии.
УБ физики аспирантов Xiucheng Вэй и Haolei Хуэй были первыми авторами. Проект — финансируется американским Министерством энергетики (Doe) SunShot премии и Национальным научным фондом (NSF) устойчивое химии, машиностроения и материалы награды — внесли свой вклад исследователей в УБ; Тайюань педагогический университет, Южный университет науки и технологии, Сиань Транспортный университет и Академия Наук Китая, все в Китая; Лос-Аламосской Национальной лаборатории; и Политехнический институт Ренсселера.
Эксперименты, вдохновленные теоретическими предсказаниями
BaZrS3 принадлежит к категории материалов, известных как халькогенидных перовскиты, которые являются нетоксичными, земля-обильной соединений. В последние годы теоретики подсчитали, что различные халькогенидных перовскиты должен демонстрировать полезных электронных и оптических свойств, и эти прогнозы уже захватили интерес и воображение экспериментаторов как Цзэн.
BaZrS3 не является совершенно новым материалом. Цзэн заглянул в историю соединения, и нашли информацию, построенном в 1950-х годах.
«Он существует уже более полувека», — говорит он. «Среди предыдущих исследований, предприятие в Ниагара-Фолс производят его в виде порошка. Я думаю, что люди мало обращают на это внимание».
Но тонкие пленки — порошок — не нужны для таких приложений, как солнечные батареи и светодиоды, так это то, что команда Цзэн решил создать.
Исследователи создали BaZrS3 пленок с помощью лазера для нагрева и испарения бария оксид циркония. Пар осаждается на поверхности сапфира, образуя пленку, а затем превращается в окончательного материала за счет химической реакции называется сульфуризация.
«Полупроводниковые исследования традиционно большое внимание уделяется вопросам традиционных материалов», — говорит Ху. «Это возможность изучить что-то новое. Перовскиты халькогенидных делиться сходства с широко исследованы галоидных перовскитов, но не страдают от токсичности и нестабильности последних материалов».
«Теперь у нас есть тонкие пленки, изготовленной из BaZrS3, мы можем изучить его основные свойства и как она может быть использована в солнечных панелей, светодиодов, оптических датчиков и других приложений», — говорит Вэй.
В дополнение к программе НФС и SunShot Министерства энергетики, исследования получили поддержку от Национального фонда естественных наук Китая и Национального управления США по ядерной безопасности под руководством лабораторий исследований и разработки программы.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!