Tým výzkumníků, vedený Minnesotskou univerzitou, objevil nový tenkovrstvý materiál s nano-měřítkem s nejvyšší vodivostí ve své třídě. Nový materiál by mohl vést k menšímu, rychlejšímu a výkonnějšímu elektronickému systému, stejně jako k účinnějším solárním článkům.
Objev je zveřejněn v časopise Nature Communications, otevřeném přístupu, který publikuje vysoce kvalitní výzkum ze všech oblastí přírodních věd.
Vědci tvrdí, že to, co dělá tento nový materiál tak jedinečným, je, že má vysokou vodivost, která pomáhá elektronice vést více elektřiny a stávat se silnějšími. Materiál má ale i širokou šňůru, což znamená, že světlo může snadno procházet materiálem, čímž je opticky transparentní. Ve většině případů mají materiály s širokým pásmem paprsků obvykle nízkou vodivost nebo špatnou průhlednost.
"Vysoká vodivost a široká pásmová páska činí z tohoto materiálu ideální materiál pro výrobu opticky průhledných vodivých filmů, které by mohly být použity v nejrůznějších elektronických zařízeních, včetně elektroniky s vysokým výkonem, elektronických displejů, dotykových displejů a dokonce i solárních článků, Zařízení, "řekl Bharat Jalan, profesor vědy chemické inženýrství a vědy o materiálech na univerzitě v Minnesotě a vedoucí výzkumný pracovník ve studii.
V současné době většina průhledných vodičů v naší elektronice používá chemický prvek nazývaný indium. Cena indiu se v posledních letech výrazně zvýšila, což výrazně zvyšuje náklady na současnou technologii zobrazení. Výsledkem bylo obrovské úsilí najít alternativní materiály, které fungují stejně dobře, nebo dokonce lépe než průhledné vodiče založené na indiu.
V této studii našli výzkumní pracovníci řešení. Vyvinuli nový transparentní vodivý tenký film za použití nové metody syntézy, ve které rostl tenký tenký film BaSnO3 (kombinace bária, cínu a kyslíku, nazývaný barium-kannate), ale nahradil elementární cínový zdroj chemickým prekurzorem cínu. Chemický prekurzor cínu má unikátní radikální vlastnosti, které zlepšují chemickou reaktivitu a výrazně zlepšují proces tvorby oxidu kovu. Jak baryum, tak i cín jsou výrazně levnější než indium a jsou hojně dostupné.
"Byli jsme docela překvapeni, jak dobře fungoval tento netradiční přístup při prvním použití chemického prekurzoru cínu," řekl první student z University of Minnesota chemický inženýr a student vědy o materiálech Abhinav Prakash. "Bylo to velké riziko, ale pro nás to byl velký průlom."
Jalan a Prakash uvedli, že tento nový způsob jim umožňuje vytvořit tento materiál s nebývalou kontrolou tloušťky, kompozice a koncentrace defektu a že tento proces by měl být velmi vhodný pro řadu dalších materiálových systémů, kde je prvek těžko oxidovatelný. Nový proces je také reprodukovatelný a škálovatelný.
Dále dodali, že to byla strukturálně vynikající kvalita s vylepšenou koncentrací defektu, která jim umožnila objevit vysokou vodivost v materiálu. Řekli, že dalším krokem je pokračovat v redukci defektů v atomové škále.
"Přestože tento materiál má nejvyšší vodivost ve stejné třídě materiálů, je zde spousta prostoru pro zlepšení, kromě vynikajícího potenciálu pro objevení nové fyziky, pokud snížíme vady. To je náš další cíl," řekl Jalan.
