科學(xué)家創(chuàng )造了由硫化鋯鋯(BaZrS3)制成的薄膜，并證實(shí)了這種材料具有理論家預測的誘人的電子和光學(xué)特性。

這些薄膜結合了極強的光吸收能力和良好的電荷傳輸能力-兩種特性使其非常適合光伏和發(fā)光二極管(LED)等應用。

例如，在太陽(yáng)能電池板中，實(shí)驗結果表明，BaZrS3薄膜比具有相同厚度的傳統硅基材料將太陽(yáng)光轉化為電能的效率要高得多，該大學(xué)物理學(xué)教授郝曾博士說(shuō)。在布法羅文理學(xué)院。這可以降低太陽(yáng)能成本，特別是因為即使新膜不完美，它們的性能也很出色。(制造幾乎無(wú)缺陷的材料通常會(huì )更昂貴，Zeng解釋說(shuō)。)

“數十年來(lái)，僅使用了少數幾種半導體材料，而硅是主要材料，”曾慶說(shuō)。“我們的薄膜為半導體研究的新方向打開(kāi)了大門(mén)。有機會(huì )探索全新材料類(lèi)別的潛力。”

這項研究 于11月發(fā)表在《納米能源》雜志上。

UB物理學(xué)博士 魏秀成和許浩雷是第一作者。該項目由美國能源部(DOE)SunShot獎 和美國國家科學(xué)基金會(huì )(NSF)可持續化學(xué)，工程與材料獎資助。太原師范大學(xué)，南方科技大學(xué)，西安交通大學(xué)和中國科學(xué)院都在中國;洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室;和倫斯勒理工學(xué)院。

受理論預測啟發(fā)的實(shí)驗

BaZrS3屬于一類(lèi)稱(chēng)為硫屬元素鈣鈦礦的材料，是無(wú)毒的，富含地球的化合物。

近年來(lái)，理論家已經(jīng)計算出各種硫屬鈣鈦礦應該表現出有用的電子和光學(xué)特性，這些預測引起了像曾梵志這樣的實(shí)驗學(xué)家的興趣和想象力。

BaZrS3并非全新材料。曾梵??志研究了該大院的歷史，發(fā)現了可追溯至1950年代的情報。

他說(shuō)：“它已經(jīng)存在了半個(gè)多世紀。” “在較早的研究中，位于尼亞加拉大瀑布的一家公司 以粉末形式生產(chǎn)了它。我認為人們對此并不重視。”

但是，光伏和LED等應用需要薄膜而不是粉末，因此Zeng的團隊便著(zhù)眼于此。

研究人員通過(guò)使用激光加熱和氧化鋇鋯氧化物來(lái)制作BaZrS3膜。蒸氣沉積在藍寶石表面上，形成薄膜，然后通過(guò)稱(chēng)為硫化的化學(xué)反應轉化為最終材料。

Hui說(shuō)：“傳統上，半導體研究高度集中在常規材料上。” “這是探索新事物的機會(huì )。硫屬元素鈣鈦礦與廣泛研究的鹵化物鈣鈦礦具有某些相似之處，但不會(huì )遭受后者材料的毒性和不穩定性的困擾。”

“現在我們有了由BaZrS3制成的薄膜，我們可以研究其基本特性以及如何將其用于太陽(yáng)能電池板，LED，光學(xué)傳感器和其他應用中，” Wei說(shuō)。