Yksikiteistä hybridiperovskiittia elektroniikkaan

Kansainvälinen tutkijaryhmä on kehittänyt tekniikan, joka mahdollistaa ensimmäistä kertaa yksikiteisen hybridin perovskiittimateriaalin integroimisen elektroniikkaan.

Koska tällaiset perovskiitit voidaan syntetisoida matalissa lämpötiloissa, saavutus mahdollistaa tutkia ja kehittää joustavaa elektroniikkaa sekä keventää elektronisten laitteiden valmistuskustannuksia.

Hybridit perovskiittimateriaalit sisältävät sekä orgaanisia että epäorgaanisia komponentteja ja ne voidaan syntetisoida musteista, mikä tekee niistä sopivia suurialaiseen roll-to-roll -valmistukseen.

Näitä materiaaleja tutkitaan paljon aurinkokennojen, ledien ja valoilmaisimien sovelluksiin mutta se on ollut haasteellista integroida yksikiteisiä hybridi perovskiittejä klassisiin elektronisiin rakenteisiin, kuten transistoreihin.

Haaste liittää yksikiteisiä hybridejä perovskiittejä elektroniikkaan johtuu siitä, että niiden syntetisointi tavanomaisilla tekniikoilla tuottaa karkeita ja epäsäännöllisiä reunoja. Tämän vuoksi niitä on vaikea integroida muiden materiaalien kanssa ja saavuttaa korkealaatuisia kontakteja.

North Carolina State Universityn johdolla tutkijat kehittivät ratkaisun syntetisoimalla hybridit perovskiittikiteet kahden laminoidun pinnan välillä, muodostaen näin yksikiteisen kerrostuksen. Perovskiitti mukautuu ylä- ja alapuolisiin materiaaleihin, mikä johtaa materiaalien väliseen terävään rajapintaan. Kerrostuksen materiaalit voivat olla mitä tahansa lasilevyistä piikiekkoihin, joihin on upotettu valmiiksi elektrodit, mikä johtaa valmiiseen transistoriin tai piirirakenteeseen.

Tutkijat voivat edelleen hienosäätää perovskiitin sähköisiä ominaisuuksia valitsemalla erilaisia halogeeneja käytettäväksi perovskiitin kemiallisessa koostumuksessa. Halidin valinta määrittää materiaalin kaistanleveyden, joka vaikuttaa tuloksena olevan puolijohteen väriin ja johtaa jopa läpinäkyviin ja huomaamattomiin elektronisiin laitteisiin, kun käytetään suuria korkean kaistaeron sisältäviä perovskiittejä.

Tutkijat ovat valmistaneet transistoreita normaalissa ympäristön olosuhteissa ja hybridiperovskiittejä voidaan kasvattaa liuoksesta alle 100 celsiusasteen lämpötiloissa. Siten niitä voidaan soveltaa joustavien ja muovipohjaisten alustojen kanssa.

Nykyiset hybridiperovskiitit sisältävät lyijyä, joka on myrkyllistä eikä siksi ole toivottavia esimerkiksi puettavalle elektroniikalle. Jatkotutkimus keskittyykin kehittämään hybridejä jotka eivät sisällä lyijyä tai ovat jopa täysin metalli-vapaita.

Aiheesta aiemmin:

Tehokkaampia ledejä ja aurinkokennoja

Perovskiitti sen kun porskuttaa