Ученые из Университета Твенте (UT) представили новаторский метод создания высокоупорядоченных полупроводниковых материалов на основе перовскитов галогенидов металлов. Главная особенность – использование импульсного лазера для нанесения материала при комнатной температуре. Это открывает новые перспективы для повышения эффективности оптоэлектронных устройств.
Существующие технологии производства упорядоченных полупроводниковых материалов, особенно для светодиодов, требуют высоких температур обработки, что часто приводит к образованию поликристаллических структур с дефектами. Эти дефекты существенно ограничивают производительность устройств, делая их менее эффективными.
В противоположность этим традиционным методам, разработанный в UT процесс, основанный на использовании импульсного лазерного напыления, позволяет послойно создавать материал, достигая высокой степени упорядоченности кристаллической структуры без необходимости нагрева. Эта технология не только снижает затраты энергии, но и значительно повышает качество материала.
Исследователи сосредоточили свое внимание на перовскитах галогенидов металлов, которые известны своей эффективной способностью поглощать солнечный свет и активно применяются в производстве светодиодов, полупроводников и солнечных батарей. В частности, в исследованиях использовался перовскит α-CH3NH3PbI3.
Новый метод позволяет контролировать кристаллическую структуру материала на наноуровне, минимизируя дефекты, что в свою очередь может привести к созданию более эффективных и надежных оптоэлектронных устройств. Это имеет колоссальное значение для будущих разработок в области возобновляемой энергетики и современной электроники.
Стабильность полученного материала является еще одним важным аспектом исследования: он сохраняет свои свойства на протяжении более чем 300 дней. Это свидетельствует о долговечности и надежности нового метода и материалов, что является критически важным для коммерческого применения.
Инновационный подход, разработанный под руководством Моники Моралес-Масис в рамках проекта ERC StG CREATE, обещает создание более экологичных и экономичных технологий. Это делает этот прорыв важным шагом на пути к устойчивому будущему.
Ведущим исследователем является аспирант группы Inorganic Material Science Джуния Соломон Сатиарай, чьи научные работы являются основой для описанного метода. В 2025 году была опубликована научная статья Solomon, J.S. et al, Room-temperature epitaxy of α-CH3NH3PbI3 halide perovskite by pulsed laser deposition, в журнале Nature Synthesis (DOI: 10.1038/s44160-024-00717-z), посвященная результатам исследования, опубликованная 7 марта 2024 года.
Термин «эпитаксия» в данном контексте подразумевает нанесение кристаллического слоя на подложку, структура которой соответствует структуре наносимого слоя. Это позволяет создавать упорядоченные слои с минимальным количеством дефектов, что имеет ключевое значение для производительности полупроводников.
Этот прорыв подчеркивает важность фундаментальных исследований в области материаловедения и их потенциал для решения глобальных вызовов. Новый метод эпитаксии перовскитов при комнатной температуре открывает двери для создания более эффективных, надежных и доступных технологий.
Импульсное лазерное напыление, используемое при комнатной температуре, не только исключает необходимость высоких температур, но и обеспечивает более точный контроль над процессом формирования кристаллической структуры, что делает новый метод важным достижением в области материаловедения.
Изображение носит иллюстративный характер
Существующие технологии производства упорядоченных полупроводниковых материалов, особенно для светодиодов, требуют высоких температур обработки, что часто приводит к образованию поликристаллических структур с дефектами. Эти дефекты существенно ограничивают производительность устройств, делая их менее эффективными.
В противоположность этим традиционным методам, разработанный в UT процесс, основанный на использовании импульсного лазерного напыления, позволяет послойно создавать материал, достигая высокой степени упорядоченности кристаллической структуры без необходимости нагрева. Эта технология не только снижает затраты энергии, но и значительно повышает качество материала.
Исследователи сосредоточили свое внимание на перовскитах галогенидов металлов, которые известны своей эффективной способностью поглощать солнечный свет и активно применяются в производстве светодиодов, полупроводников и солнечных батарей. В частности, в исследованиях использовался перовскит α-CH3NH3PbI3.
Новый метод позволяет контролировать кристаллическую структуру материала на наноуровне, минимизируя дефекты, что в свою очередь может привести к созданию более эффективных и надежных оптоэлектронных устройств. Это имеет колоссальное значение для будущих разработок в области возобновляемой энергетики и современной электроники.
Стабильность полученного материала является еще одним важным аспектом исследования: он сохраняет свои свойства на протяжении более чем 300 дней. Это свидетельствует о долговечности и надежности нового метода и материалов, что является критически важным для коммерческого применения.
Инновационный подход, разработанный под руководством Моники Моралес-Масис в рамках проекта ERC StG CREATE, обещает создание более экологичных и экономичных технологий. Это делает этот прорыв важным шагом на пути к устойчивому будущему.
Ведущим исследователем является аспирант группы Inorganic Material Science Джуния Соломон Сатиарай, чьи научные работы являются основой для описанного метода. В 2025 году была опубликована научная статья Solomon, J.S. et al, Room-temperature epitaxy of α-CH3NH3PbI3 halide perovskite by pulsed laser deposition, в журнале Nature Synthesis (DOI: 10.1038/s44160-024-00717-z), посвященная результатам исследования, опубликованная 7 марта 2024 года.
Термин «эпитаксия» в данном контексте подразумевает нанесение кристаллического слоя на подложку, структура которой соответствует структуре наносимого слоя. Это позволяет создавать упорядоченные слои с минимальным количеством дефектов, что имеет ключевое значение для производительности полупроводников.
Этот прорыв подчеркивает важность фундаментальных исследований в области материаловедения и их потенциал для решения глобальных вызовов. Новый метод эпитаксии перовскитов при комнатной температуре открывает двери для создания более эффективных, надежных и доступных технологий.
Импульсное лазерное напыление, используемое при комнатной температуре, не только исключает необходимость высоких температур, но и обеспечивает более точный контроль над процессом формирования кристаллической структуры, что делает новый метод важным достижением в области материаловедения.
