通過(guò)在光學(xué)物理實(shí)驗中使用激光光譜技術(shù)，克萊姆森大學(xué)的研究人員取得了新的突破，這可能會(huì )導致驅動(dòng)電子設備的能量更快，更便宜。 這種使用溶液處理過(guò)氧化物的新方法旨在徹底改變各種日常物品，例如太陽(yáng)能電池，LED，智能手機和計算機芯片的光電探測器。 溶液處理過(guò)氧化物是下一代材料，可用于屋頂的太陽(yáng)能電池板，用于醫學(xué)診斷的X射線(xiàn)檢測器以及用于日常生活照明的LED。

該研究論文的第一作者研究生Kobbekaduwa說(shuō)：“過(guò)氧化物材料用于諸如太陽(yáng)能電池和LED的光學(xué)應用。經(jīng)過(guò)設計。“這很重要，因為與目前的硅基太陽(yáng)能電池相比，它的合成要容易得多。這可以通過(guò)溶液處理來(lái)完成-在硅中，您必須采用不同的方法，這些方法更昂貴，更耗時(shí)。”這項研究的目的是使材料更高效，更便宜，更容易生產(chǎn)。

研究小組使用的獨特方法：超快光電流光譜法(其可比大多數方法具有更高的時(shí)間分辨率)來(lái)確定被捕獲載流子的物理性質(zhì)。 在本學(xué)科中，以皮秒為單位的數據測量非常頻繁，即一萬(wàn)億分之一秒。

“我們使用這種(過(guò)氧化物)材料制造設備，用激光照射它并激發(fā)材料中的電子，” Kobbekaduwa說(shuō)。“然后使用外部電場(chǎng)產(chǎn)生光電流。通過(guò)測量光電流，我們實(shí)際上可以告訴人們該材料的特性。在我們的案例中，我們定義了塌陷狀態(tài)，這是材料中的缺陷。一旦定義了物理性能，研究人員就可以確定缺陷，這最終是材料效率低下的原因。 當減少或鈍化缺陷時(shí)，可以提高效率，這對于太陽(yáng)能電池和其他設備至關(guān)重要。

由于材料是通過(guò)諸如旋涂或噴墨印刷的固溶工藝生產(chǎn)的，因此引入缺陷的可能性將增加。 低溫工藝比生產(chǎn)純凈材料的超高溫方法便宜。 但是價(jià)格是材料上更多的缺陷。 這兩種技術(shù)之間的平衡意味著(zhù)可以以更低的成本獲得更高的質(zhì)量和更有效的設備。

通過(guò)向材料發(fā)射激光來(lái)確定信號，例如如何在其中傳播。使用激光照射樣品并收集電流使這項工作成為可能，并且使其與不使用電場(chǎng)的其他實(shí)驗有所不同。UPQD團隊的Adhikari說(shuō)：“通過(guò)分析該電流，我們可以看到電子如何移動(dòng)以及它們如何從缺陷中出來(lái)。” 這是可能的，因為我們的技術(shù)涉及超快速的時(shí)間標度和電場(chǎng)。 原位設備。 一旦電子落入缺陷中，使用其他技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗的人就無(wú)法將其清除。 但是我們可以將其取出，因為我們有電場(chǎng)。 電子在電場(chǎng)下具有電荷，它們可以從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方。 我們可以分析它們在材料中從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的傳遞。

這種傳輸和材料缺陷對其的影響將影響這些材料及其使用的設備的性能。這是學(xué)生在他們的指導老師的指導下取得的重要發(fā)現的一部分，并且所取得的進(jìn)展將 帶來(lái)下一個(gè)重大突破。