En klar halvleder baseret på tin kunne forbedre solenergiproduktionen

Mobilitet er en nøgleparameter for halvlederydelse og relaterer sig til, hvor hurtigt og nemt elektroner kan bevæge sig inde i et stof. Forskere har nu opnået den højeste mobilitet blandt tynde film af tindioxid, der nogensinde er rapporteret. Denne høje mobilitet kunne give ingeniører mulighed for at skabe tynde og endda gennemsigtige tindioxid-halvledere til brug i næste generations LED-lys, fotovoltaiske solpaneler eller berøringsfølsomme skærmteknologier.

Tin og ilt kan på en bestemt måde kombineres til tindioxid, et materiale, der kan laves om til en halvleder. Halvledere er grundlaget for computerchips, solpaneler og meget mere. Siden 1960'erne, Tindioxid har fundet anvendelse i industrielle applikationer, herunder gassensorer og gennemsigtige elektroder til solenergienheder. Materialet er velegnet til disse ting på grund af dets høje mobilitet. For de fleste applikationer, højere er bedre. Imidlertid, den høje mobilitet af tinoxid var kun mulig i store bulkkrystaller, indtil nu.

"Vi demonstrerede den højeste mobilitet i en tynd film af tinoxid nogensinde opnået. Forbedret mobilitet forbedrer ikke kun ledningsevnen, men også gennemsigtigheden af ​​materialet, " sagde Shoichiro Nakao, en forsker fra Institut for Kemi ved University of Tokyo. "Generelt, gennemsigtighed og ledningsevne kan ikke eksistere side om side i et materiale. Typiske gennemsigtige materialer som glas eller plastik er isolerende, hvorimod ledende materialer som metaller er uigennemsigtige. Få materialer udviser gennemsigtig ledningsevne - det er meget interessant!"

Jo mere gennemsigtig en halvleder er, jo mere lys kan den slippe igennem. Nakao og hans team har lavet en tynd tinoxidfilm, der tillader synligt lys og nær-infrarødt lys at passere. Dette er en stor fordel for energikonverteringseffektiviteten af ​​fotovoltaiske solpaneler, men andre anvendelser kunne omfatte forbedrede touchscreen-skærme med endnu bedre nøjagtighed og reaktionsevne, eller mere effektive LED-lys.

"Vores produktionsmetode var nøglen til at skabe et stof med disse egenskaber. Vi brugte en meget fokuseret laser til at fordampe pellets af ren tindioxid og deponere eller dyrke materiale præcis, som vi ønskede det, " sagde Nakao. "En sådan proces giver os mulighed for at udforske forskellige vækstbetingelser samt hvordan man kan inkorporere yderligere stoffer. Det betyder, at vi kan udstyre tindioxidhalvledere med høj mobilitet og nyttig funktionalitet."