科學(xué)家們用硫系鈣鈦礦BaZrS3（一種硫系鈣鈦礦）制備了薄膜，并證實(shí)這些材料具有理論界預(yù)測的有用的電子和光學(xué)特性。這些薄膜結(jié)合了超強(qiáng)的光吸收和良好的電荷傳輸特性，這兩個特性使它們成為光電和LED等應(yīng)用的理想選擇。

例如，在太陽能電池板中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，BaZrS3薄膜比厚度相同的傳統(tǒng)硅基材料更能有效地將太陽光轉(zhuǎn)化為電能，Buffalo College of Arts and Sciences物理系教授、首席研究員Hao Zeng說。這可能會降低太陽能成本，特別是因?yàn)榧词乖谟腥毕莸那闆r下，新薄膜的表現(xiàn)也令人欽佩。（Zeng教授解釋說，制造近乎完美的材料通常更貴。）

“幾十年來，只有少數(shù)半導(dǎo)體材料被使用，硅是主導(dǎo)材料，”Zeng說我們的薄膜為半導(dǎo)體研究開辟了新的方向。我們有機(jī)會探索一種全新材料的潛力。”

這項(xiàng)研究發(fā)表在11月的《Nano Energy》雜志上。

該項(xiàng)目由US Department of Energy （DOE）SunShot award 和National Science Foundation （NSF）可持續(xù)化學(xué)、工程和材料獎資助，包括UB；來自中國的太原師范大學(xué)、南方科技大學(xué)、西安交通大學(xué)和中國科學(xué)院；Los Alamos National Laboratory；Rensselaer Polytechnic Institute；的研究人員的貢獻(xiàn)。

理論預(yù)測啟發(fā)的實(shí)驗(yàn)

近年來，理論界計算出各種硫系鈣鈦礦應(yīng)具有有用的電子和光學(xué)性質(zhì)，這些預(yù)測引起了Hao Zeng等實(shí)驗(yàn)學(xué)家的興趣和想象。

BaZrS3并不是一種全新的材料。Zeng研究了該化合物的歷史，發(fā)現(xiàn)了可以追溯到20世紀(jì)50年代的信息，“它已經(jīng)存在了半個多世紀(jì)了。”他說。在早期的研究中，尼亞加拉大瀑布的一家公司以粉末的形式生產(chǎn)了它。我認(rèn)為人們很少關(guān)注它。”

研究人員利用激光加熱和蒸發(fā)鋇鋯氧化物，制備了BaZrS3薄膜。蒸汽沉積在藍(lán)寶石表面，形成一層薄膜，然后通過一種叫做硫化的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為最終的材料。

“傳統(tǒng)上，半導(dǎo)體研究主要集中在傳統(tǒng)材料上，”Hui說這是一個探索新事物的機(jī)會。硫族化鈣鈦礦與廣泛研究的鹵化物鈣鈦礦有一些相似之處，但不受后者材料的毒性和不穩(wěn)定性的影響。

“現(xiàn)在我們已經(jīng)有了一個由BaZrS3制成的薄膜，我們可以研究它的基本特性，以及它如何應(yīng)用于太陽能電池板、LED、光學(xué)傳感器和其他應(yīng)用，”Wei說。（來源：CSC化合物半導(dǎo)體）