Вода является секретным ингредиентом для простого создания ключевых компонентов солнечных батарей, детекторов рентгеновского излучения и других устройств оптоэлектроники.
Следующее поколение фотоэлектрических элементов, полупроводников и светодиодов может быть изготовлено с использованием перовскитов — захватывающего и универсального наноматериала с кристаллической структурой.
Перовскиты уже продемонстрировали эффективность, аналогичную кремнию, они дешевле в производстве и имеют настраиваемую ширину запрещенной зоны, а это означает, что энергию, которую они способны поглощать, отражать или проводить, можно изменять в соответствии с различными целями.
Обычно в процессе создания перовскитов воду держат как можно дальше. Присутствие влаги может привести к дефектам материалов, из-за чего они быстрее разрушатся при использовании в устройстве.
Вот почему перовскиты для научных исследований часто изготавливают методом центрифугирования в герметичной среде перчаточного бокса с азотом.
Однако теперь члены Центра передового опыта ARC в области экситонной науки нашли простой способ контролировать рост фазово-чистых кристаллов перовскита, используя воду как положительный фактор. Этот механизм на основе жидкости работает при комнатной температуре , поэтому этот подход остается экономически эффективным.
Под руководством исследователей из Университета Монаша команда обнаружила, что, изменяя соотношение воды и растворителя на ранних стадиях процесса, они могут выращивать различные типы кристаллов перовскита со структурами, подходящими для различных целей.
Автор корреспонденции доктор Вэньсинь Мао из Университета Монаш сказал: «Тщательно регулируя концентрацию воды в растворе прекурсора, мы осуществили точный контроль конкретных фаз перовскита».
Вычислительный и термодинамический анализ, проведенный коллегами из Сиднейского университета, показал, что координация ионов свинца и брома в растворе прекурсора была важным фактором, определяющим, какие типы кристаллов образуются.
Ведущий автор Циндун Линь, доктор философии. студент Университета Монаша, сказал: «Теперь мы понимаем внутреннюю механику и функцию воды в исходном растворе. Делая это, мы можем дополнительно использовать воду для управления процессом кристаллизации».
Чтобы продемонстрировать качество конечного продукта, кристаллы, полученные с помощью этого подхода, были соединены с электродами обратного контакта с помощью нанотехнологий для создания устройств обнаружения рентгеновского излучения.
Этот тестовый образец работал на том же уровне, что и коммерческие детекторы рентгеновского излучения, которые в настоящее время используются в реальных условиях, таких как медицинская визуализация и счетчики Гейгера, и превосходил прототипы детекторов рентгеновского излучения на основе перовскита, разработанные с использованием более медленных и более сложных методов изготовления.
Вэньсинь сказал: «Мы сравнили их с коммерческими детекторами рентгеновского излучения, а также с другими типами перовскитов, и у нас действительно очень хорошая чувствительность и чувствительность к рентгеновским лучам. В целом этот проект показывает, что мы нашли умный способ контролировать неорганический перовскит.
«Методология является гибкой и выполнимой, и для ее применения не требуется уникальной среды или техники».
Помимо солнечных элементов , детекторов рентгеновского излучения и светодиодов, перовскиты, созданные с помощью этого метода, также могут быть полезны для обнаружения ультрафиолетового излучения, лазеров и солнечных концентраторов.
Результаты опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
Теги: вода, кристалл, микроэлектроника
