Perovskiittien älykalvoja ja itsekorjautuvutta

Minnesotan yliopiston johtama tutkijaryhmä on kehittänyt uuden menetelmän ohuiden perovskiittioksidisten puolijohteisten kalvojen valmistamiseksi.

Ne ovat luokka "älykkäitä" materiaaleja, joilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka voivat muuttua vasteena ärsykkeisiin, kuten valoon, magneettikenttään tai sähkökenttään.

Löytö antaa tutkijoille mahdollisuuden hyödyntää näitä ominaisuuksia ja jopa yhdistää niitä muihin esiin nouseviin nanomittakaavaisiin materiaaleihin tehdäkseen parempia laitteita, kuten antureita, älykkäitä tekstiilejä ja joustavaa elektroniikkaa.

"Olemme luoneet prosessin, jossa voimme tehdä vapaasti seisovan kalvon käytännöllisesti katsoen mistä tahansa oksidimateriaalista, kuoria sen ja sitten siirtää sen mihin tahansa kiinnostavaan kohteeseen", kertoo professori Bharat Jalan.

Vapaasti seisovien kalvojen valmistaminen "älykkäistä" oksidimateriaaleista on haastavaa, koska atomit ovat sitoutuneet kaikissa kolmessa ulottuvuudessa.

Uusi menetelmä on merkittävä virstanpylväs synteesitieteessä, Jalan kehuu. "Ja meillä on nyt tapa valmistaa näitä monimutkaisia oksidikalvoja automaattisella stoikiometrisellä ohjauksella. Kukaan ei ole pystynyt siihen aiemmin."

Perovskiittiset aurinkokennot heikkenevät auringonvalossa, mikä heikentää niiden suorituskykyä ajan myötä.

Uusi tutkimusprojekti Karlstadin yliopiston sekä Negevin Ben-Gurionin yliopiston ja Weizmann Institute of Sciencen kanssa tutkii, kuinka tällaiset aurinkokennot voisivat toipua ja korjata itsensä yöllä.

Metallihalogenidiperovskiitti on puolijohteiden luokka, jolla on itsekorjauskyky. Niitä voidaan käyttää erittäin tehokkaissa aurinkokennoissa ja ledeissä. Yksi israelilaisista tutkimusryhmistä on osoittanut, että auringonvalossa hajoavat metallihalogenidiperovskiittiset aurinkokennot voivat palauttaa tehokkuutensa yöllä, kun on pimeää.

Toinen israelilainen tutkimusryhmä altisti lyijypohjaisten metallihalogenidiperovskiittien yksittäiskiteitä tehokkaille lasereille, mikä sai ne menettämään kykynsä hehkua. Sitten tutkijat havaitsivat, että materiaali sai fotoluminesenssinsa takaisin toivuttuaan jonkin aikaa pimeässä.

Vaikka nämä kaksi havaintoa näyttävät liittyvän toisiinsa, emme vielä tiedä, mikä potentiaalinen suhde on näiden kahden ilmiön välillä tai miten se toimii.

Yhteistyössä toimivat tutkimusryhmät käyttävät hajoamattomia analyyttisiä menetelmiä selvittääkseen, mitkä materiaalissa olevat sidokset muuttuvat hajoamis- ja korjausprosesseissa. He myös tutkivat, mitä vaikutuksia näillä muutoksilla on materiaalin elektronisiin ominaisuuksiin.

Aiheista aiemmin:

Perovskiitti sopii memristoriin ja transistoriin

Elektronien tanssia, lomittumista ja jäätiköitä

Kestävämpiä ja ohuempia aurinkokennoja