Một nhóm các nhà nghiên cứu, đứng đầu là Đại học Minnesota, đã phát hiện vật liệu màng mỏng nano mới với độ dẫn cao nhất trong lớp. Vật liệu mới có thể dẫn đến các thiết bị điện tử nhỏ hơn, nhanh hơn và mạnh hơn, cũng như các tế bào năng lượng mặt trời hiệu quả hơn.
Khám phá này đang được xuất bản trên tạp chí Nature Communications, một tạp chí truy cập mở ra các nghiên cứu chất lượng cao từ tất cả các lĩnh vực khoa học tự nhiên.
Các nhà nghiên cứu nói rằng những gì làm cho vật liệu mới này trở nên độc nhất là nó có độ dẫn điện cao, giúp các thiết bị điện tử thực hiện nhiều điện hơn và trở nên mạnh hơn. Nhưng vật liệu cũng có một bandgap rộng, có nghĩa là ánh sáng có thể dễ dàng đi qua vật liệu làm cho nó quang minh. Trong hầu hết các trường hợp, vật liệu với băng tần rộng, thường có độ dẫn điện thấp hoặc độ trong suốt kém.
"Độ dẫn điện cao và bandgap rộng làm cho vật liệu lý tưởng này trở thành một bộ phim dẫn điện quang minh bạch, có thể sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử, bao gồm điện tử công suất cao, màn hình điện tử, màn hình cảm ứng và thậm chí cả pin mặt trời, trong đó ánh sáng cần đi qua Thiết bị này ", Bharat Jalan, giáo sư khoa học kỹ thuật và vật liệu khoa học Đại học Minnesota và nhà nghiên cứu hàng đầu về nghiên cứu, nói.
Hiện nay, hầu hết các dây dẫn trong suốt trong thiết bị điện tử của chúng tôi sử dụng một nguyên tố hóa học gọi là indium. Giá của indium đã tăng rất nhiều trong vài năm qua đáng kể thêm vào chi phí của công nghệ hiển thị hiện tại. Kết quả là, đã có rất nhiều nỗ lực để tìm kiếm các vật liệu thay thế mà làm việc tốt, hoặc thậm chí tốt hơn, hơn các chất dẫn trong suốt indi.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tìm ra giải pháp. Họ đã phát triển một màng mỏng màng mỏng dẫn điện bằng cách sử dụng một phương pháp tổng hợp mới, trong đó họ đã phát triển một màng mỏng BaSnO3 (kết hợp bari, thiếc và oxy, gọi là bari stannat), nhưng thay thế nguyên liệu thiếc bằng tiền chất hoá học của tiền thân. Các tiền chất hóa học của thiếc có tính chất độc đáo, triệt để tăng cường phản ứng hóa học và cải thiện rất nhiều quá trình hình thành oxit kim loại. Cả hai barium và thiếc đều rẻ hơn đáng kể so với indi và rất nhiều.
Theo ông Abhinav Prakash, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, kỹ thuật hóa học và nghiên cứu khoa học về vật liệu trường đại học của trường Đại học Minnesota đã cho biết: "Chúng tôi khá ngạc nhiên về cách tiếp cận độc đáo này hoạt động như thế nào khi lần đầu tiên chúng tôi sử dụng tiền chất hóa học thiếc". "Đó là một nguy cơ lớn, nhưng nó đã là một bước đột phá lớn cho chúng tôi."
Jalan và Prakash cho biết quy trình mới này cho phép họ tạo ra vật liệu này với sự kiểm soát chưa từng thấy về độ dày, thành phần và nồng độ khiếm khuyết và rằng quá trình này nên phù hợp với một số hệ thống vật liệu khác, nơi yếu tố này rất khó để oxy hoá. Quy trình mới cũng có khả năng tái tạo và khả năng mở rộng.
Họ thêm vào đó là chất lượng cao về mặt cấu trúc với nồng độ khiếm khuyết được cải thiện cho phép họ phát hiện ra tính dẫn điện cao trong vật liệu. Họ nói bước tiếp theo là tiếp tục giảm các khiếm khuyết ở quy mô nguyên tử.
"Mặc dù vật liệu này có độ dẫn cao nhất trong cùng một lớp vật liệu, có nhiều chỗ cho sự cải tiến ngoài, với tiềm năng xuất sắc để khám phá vật lý mới nếu chúng ta giảm các khiếm khuyết." Mục tiêu tiếp theo của chúng tôi là "Jalan nói.
