Vahvoja, huokoisia ja ohuita puolijohteita

Uutta menetelmää käyttäen Münchenin teknillisen korkeakoulun (TUM) ja Ludwig Maximillians Münchenin yliopiston (LMU) tutkijat voivat tuottaa ohuita ja vankkoja, mutta silti erittäin huokoisia puolijohdekerroksia.

Kyseessä olisi erittäin lupaava materiaali esimerkiksi pienille, kevyille ja joustaville aurinkokennoille tai akkujen elektrodeille. Sillä on hämmästyttäviä ominaisuuksia: Se on kova kuin kristalli, poikkeuksellisen ohut ja - koska se on erittäin huokoinen - höyhenkevyt.

Lisäksi integroimalla materiaalin huokosiin sopivia orgaanisia polymeerejä, tutkijat voivat räätälöidä syntyneen hybridimateriaalin sähköisiä ominaisuuksia. Materiaalirakenne paitsi säästää tilaa, mutta luo myös suuria rajapintojen alueita, jotka parantavat yleistä tehokkuutta.

Syntynyt raakamateriaali on huokoinen tukirakenne, jonka seinät koostuvat epäorgaanisesta, puolijohtavasta germaniumista, joka voi tuottaa ja varastoida sähkövarauksia. Koska kennoston seinät ovat erittäin ohuita, varaukset voivat virrata pitkin lyhyitä reittejä.

Muuttaakseen hauraan ja kovan germanium joustavaksi ja huokoiseksi kerrokseksi, tutkijoiden oli otettava käyttöön alhaalta ylös tapahtuva valmistustapa. Liuosmaisen germaniumin, pienten mallihelmien ja lämpökäsittelyn avulla saatiin aikaan erittäin huokoinen nanokalvo.

Jo pelkkä huokoinen germanium yksin omaa ainutlaatuiset optiset ja sähköiset ominaisuudet, joita monet energiaan liittyvät sovellukset voivat hyödyntää mutta lisäksi huokoset voi täyttää monenlaisia toiminnallisilla materiaaleilla, mikä luo laajan uusien hybridimateriaalien joukon, toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Tällaiset hybridiset nanorakenteet tasoittavat tietä esimerkiksi kannettavien aurinkosähköratkaisuille.

Seuraavaksi tutkijat haluavat käyttää uutta tekniikkaansa valmistaakseen erittäin huokoisia piin kerroksia. Kerroksia testataan parhaillaan käytettäväksi anodeina akuissa. Ne voisivat mahdollisesti korvata nykyisin käytettävät grafiittikerrokset, ja näin parantaa akkujen kapasiteettia.