צוות של חוקרים, בראשות אוניברסיטת מינסוטה, גילו ננו בקנה מידה חדש חומר סרט דק עם המוליכות הגבוהה ביותר אי פעם בכיתה שלה. החומר החדש עלול להוביל לאלקטרוניקה קטנים יותר, מהירים וחזקים יותר, כמו גם לתאים סולאריים יעילים יותר.
התגלית מתפרסמת בכתב העת Nature Communications, כתב עת פתוח המפרסם מחקר איכותי מכל תחומי מדעי הטבע.
החוקרים אומרים כי מה שעושה את החומר החדש כל כך ייחודי הוא כי יש מוליכות גבוהה, אשר מסייע האלקטרוניקה לנהל חשמל יותר להיות חזק יותר. אבל החומר יש גם bandgap רחב, כלומר האור יכול בקלות לעבור את החומר עושה את זה שקוף אופטית. ברוב המקרים, חומרים עם bandgap רחב, בדרך כלל יש או מוליכות נמוכה או שקיפות עניים.
"מוליכות גבוהה bandgap רחב להפוך את זה חומר אידיאלי לייצור סרטים אופטית שקוף מוליך אשר יכול לשמש במגוון רחב של מכשירים אלקטרוניים, כולל אלקטרוניקה כוח גבוה, מציג אלקטרוניים, מסכי מגע ואפילו תאים סולריים שבהם האור צריך לעבור את המכשיר ", אמר Bharat Jalan, אוניברסיטת מינסוטה הנדסה כימית פרופסור למדעי החומרים והחוקר הראשי על המחקר.
כיום, רוב המנצחים שקוף האלקטרוניקה שלנו להשתמש אלמנט כימי הנקרא אינדיום. המחיר של אינדיום עלתה באופן משמעותי בשנים האחרונות באופן משמעותי להוסיף את העלות של הטכנולוגיה הנוכחית להציג. כתוצאה מכך, היה מאמץ עצום למצוא חומרים חלופיים שעובדים גם, או אפילו טוב יותר, מאשר אינדיקטורים מבוססי אינדיום שקופים.
במחקר זה מצאו החוקרים פתרון. הם פיתחו סרט דק שקוף חדש תוך שימוש בשיטת סינתזה חדשה, שבה הם גידלו סרט דק מסוג BaSnO3 (שילוב של בריום, פח וחמצן, הנקרא סטאנריום בריום), אך החליפו את מקור הפח היסודי עם מבשר כימי של פח. מבשר כימי של פח יש תכונות ייחודיות, רדיקלי כי משופרת תגובתי כימית ושיפר מאוד את תהליך היווצרות המתכת. גם בריום וגם פח הם באופן משמעותי זול יותר מאשר אינדיום והם זמינים בשפע.
"היינו די מופתע כמה טוב זה גישה לא שגרתיים עבד בפעם הראשונה בה השתמשנו מבשר כימי פח", אמר אוניברסיטת מינסוטה הנדסה כימית חומרים למדע הבוגר סטודנט Abhinav Prakash, המחבר הראשון של העיתון. "זה היה סיכון גדול, אבל זו היתה פריצת דרך גדולה עבורנו".
ג'לאן ופראקאש אמרו כי תהליך חדש זה מאפשר להם ליצור את החומר הזה עם שליטה חסרת תקדים על עובי, הרכב, ריכוז פגם וכי תהליך זה צריך להיות מתאים מאוד עבור מספר מערכות חומר אחרים שבהם אלמנט קשה לחמצן. התהליך החדש הוא גם לשחזור וניתן להרחבה.
הם הוסיפו כי זה היה באיכות מעולה מבנית עם ריכוז פגם משופר המאפשר להם לגלות מוליכות גבוהה בחומר. הם אמרו כי הצעד הבא הוא להמשיך ולהקטין את הפגמים בסולם האטומי.
"למרות החומר הזה יש את המוליכות הגבוהה ביותר בתוך אותו חומר בכיתה, יש הרבה מקום לשיפור בנוסף, את הפוטנציאל המצוין לגלות פיסיקה חדשה אם אנחנו להקטין את הפגמים. זה המטרה הבאה שלנו", אמר Jalan.
