Новый метод количественной оценки эффективности кристаллических полупроводников

Зондирование уникальных электронных свойств кристаллов с помощью ODPL-спектроскопии. Предоставлено: Казунобу Кодзима, Университет Тохоку.

Японские ученые нашли новый способ определения эффективности кристаллических полупроводников. Впервые команда использовала особый вид фотолюминесцентной спектроскопии — способа обнаружения света — для характеристики полупроводников. Излучаемая световая энергия использовалась как показатель качества кристалла. Этот метод потенциально ведёт к более эффективным светодиодам (LED) и солнечным батареям. Кроме того, он может привести к ряду других достижений в области электроники.

Исследование, опубликованное в APL Materials 31 июля 2019 года, касается кристаллов, называемых перовскитами галогенидов свинца — уникальных типов материалов со структурами, эффективными для работы в качестве солнечных элементов. Кристаллы состоят из органического материала, сцепленного с неорганическим. Перовскиты — это полупроводниковые материалы, которые имеют множество применений. Они более эффективны и намного проще и дешевле в производстве, чем стандартные коммерческие солнечные батареи.

Кроме того, эти многообещающие кристаллы могут также привести к появлению новых электронных дисплеев, датчиков и других устройств, которые активируются светом, что повышает эффективность при меньших затратах для производителей оптоэлектроники, которая использует свет. Кроме того, эти кристаллы могут собирать солнечную энергию. Большинство солнечных элементов сделаны из кристаллов кремния, относительно простого и эффективного материала для обработки. Однако устройства на основе перовскита, вероятно, будут иметь более высокую эффективность, чем кремниевые.

«Для дальнейшей разработки устройств на основе перовскита важно количественно оценить абсолютную эффективность высококачественных кристаллов перовскита, не предполагая, что какая-либо предопределенная физическая модель имеет особое значение», — говорит автор Казунобу Кодзима, доцент Университета Тохоку, Япония. «Наш метод является новым и уникальным, потому что предыдущие методы основывались на оценке эффективности с помощью модельно-зависимого анализа фотолюминесценции».

Понимание фотолюминесценции важно для разработки устройств, которые управляют светом, генерируют или обнаруживают свет, включая солнечные элементы, светодиоды и датчики света. До сих пор, эти открытия в значительной степени опирались на теоретическое моделирование как способ прогнозирования эффективности полупроводников на основе перовскита. Для этого исследования авторы внедрили методику, которую они первоначально предложили в 2016 году, названную «Всенаправленная фотолюминесцентная спектроскопия» или «Спектроскопия ODPL». Эта процедура представляет собой бесконтактный, неразрушающий метод исследования электронной структуры кристаллов со всех сторон, позволяющий им легко и быстро количественно оценить свойства кристаллов.

Важным следующим шагом является внедрение ODPL-спектроскопии для исследования различных типов перовскитных материалов. Это может привести к лучшему пониманию функционирования полупроводников на основе кристаллов, а также к более эффективным способам их использования. Авторы утверждают, что их будущие исследования будут направлены как на повышение эффективности кристаллов, так и на обеспечение их единообразия во всех областях материалов.

Узнать больше: K. Kojima et al. Internal quantum efficiency of radiation in a bulk CH3NH3PbBr3perovskite crystal quantified by using the omnidirectional photoluminescence spectroscopy, APL Materials (2019). DOI: 10.1063/1.5110652

Добавлено в: Новости
Яндекс.Метрика
© 2014 In-chemistry.ru