Революция в мире полупроводников: холодная эпитаксия перовскитов открывает новые горизонты

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.
Революция в мире полупроводников: холодная эпитаксия перовскитов открывает новые горизонты
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.


Новое на сайте

5765Может ли падение камня с неба стать яблоком раздора? 5764Может ли тряска стать привычным делом: новые землетрясения на Тайване 5763Может ли кристалл ионов переопределить секунду? 5762Действительно ли "зелёная" энергия так безупречна? 5761Как ионные каналы в микроскопических пузырьках обеспечивают межклеточную связь и лечат... 5760Что скрывается за слоями? Изучение влияния покрытия на сверхпроводимость никелатов 5759Могут ли микроскопические витки света революционизировать оптику? 5758Кольцо первооткрытий: от AdA к бозону Хиггса 5757Молекулярные двигатели: искусственная мускулатура на службе науки 5756Может ли электричество управлять магнетизмом будущего искусственного интеллекта? 5755Могут ли углеродные нанотрубки стать основой устойчивого будущего производства? 5753Могут ли наночастицы серебра из упаковки попадать в сухие продукты и что нам об этом... 5751Может ли астероид Бенну раскрыть тайну тёмной материи?