Discovery peger på vejen til bedre og billigere transparente ledere

Forskere ved University of Liverpool har fundet en opdagelse, der kan forbedre ledningsevnen af ​​en type glasbelægning, der bruges på genstande som f.eks. Berøringsskærme, solceller og energieffektive vinduer.

Belægninger påføres glasset i disse emner for at gøre dem elektrisk ledende, samtidig med at de lader lyset komme igennem. Fluordopet tindioxid er et af de materialer, der bruges i kommercielle billige glasbelægninger, da det samtidig er i stand til at slippe lys igennem og lede elektrisk ladning, men det viser sig, at tindioxid har endnu uudnyttet potentiale for forbedret ydeevne.

I et papir offentliggjort i tidsskriftet Avancerede funktionelle materialer , fysikere identificerer den faktor, der har begrænset ledningsevnen for fluordopet tindioxid, hvilket bør være meget ledende, fordi fluoratomer substitueret på oxygengittersteder hver forventes at give en ekstra fri elektron til ledning.

Forskerne rapporterer, ved hjælp af en kombination af eksperimentelle og teoretiske data, at for hver to fluoratomer, der giver en ekstra fri elektron, en anden indtager en normalt ledig gitterstilling i tindioxidkrystalstrukturen.

Hvert såkaldt "interstitielt" fluoratom fanger en af ​​de frie elektroner og bliver derved negativt ladet. Dette reducerer elektrontætheden med det halve og resulterer også i øget spredning af de resterende frie elektroner. Disse kombinerer for at begrænse ledningsevnen for fluordopet tindioxid sammenlignet med hvad der ellers ville være muligt.

Ph.d. -studerende Jack Swallow, fra universitetets fysiske afdeling og Stephenson Institute for Renewable Energy, sagde:"Identificering af den faktor, der har begrænset ledningsevnen for fluordopet tindioxid, er en vigtig opdagelse og kan føre til belægninger med forbedret gennemsigtighed og op til fem gange højere ledningsevne, reducere omkostninger og forbedre ydeevnen i et utal af applikationer fra berøringsskærme, Lysdioder, solceller og energieffektive vinduer. "

Forskerne har nu til hensigt at løse udfordringen med at finde alternative nye dopanter, der undgår disse iboende ulemper.

Forskningen involverede fysikere fra universitetet og Surrey Ion Beam Center i samarbejde med beregningskemikere ved University College London og den globale glasproducent, NSG Group og er finansieret af et tilskud fra Engineering and Physical Sciences Research Council og EPSRC's Center for Doctoral Training in New and Sustainable Photovoltaics.