日本科学家找到了一种成功检测晶体半导体效率的新方法

2019-10-10 10:10:11

日本科学家找到了一种成功检测晶体半导体效率的新方法。该团队有史以来第一次使用一种特定类型的光致发光光谱法(一种检测光的方法)来表征半导体。发出的光能被用作晶体质量的指标。这种方法最终可能导致更高效的发光二极管(LED)和太阳能电池。此外,它还可以带来电子领域的其他一些进步。

这项研究于2019年7月31日在APL Materials上发表,涉及名为卤化钙钛矿的晶体-这种独特类型的材料具有有效提高太阳能电池性能的结构。晶体由与无机材料互锁的有机材料组成。钙钛矿是具有许多应用的半导体材料。与标准的商用太阳能电池相比,它们更高效,更容易,更便宜。

此外,这些有前途的晶体还可能导致光激活的新电子显示器,传感器和其他设备,从而为利用光的光电制造商以较低的成本带来更高的效率。此外,这些晶体具有收集太阳能的潜力。大多数太阳能电池都是用硅晶体制成的,硅晶体是一种相对简单有效的材料。但是,基于钙钛矿的设备可能会提供比硅更高的转换效率。

日本东北大学副教授Kazunobu Kojima说:“为了进一步开发基于钙钛矿的装置,必须定量评估高质量钙钛矿晶体的绝对效率,而无需假设任何预先定义的物理模型就尤为重要。” 。“我们的方法是新颖而独特的,因为以前的方法依靠依赖于模型的光致发光分析来进行效率估算。”

了解光致发光对于设计控制,产生或检测光的设备(包括太阳能电池,LED和光传感器)非常重要。到目前为止,这些检测很大程度上依赖于理论模型作为预测钙钛矿基半导体效率的一种方法。对于这项研究,作者已经实施了他们最初在2016年提出的一种技术,称为全向光致发光光谱法或“ ODPL光谱法”。该程序是一种从各个方向探测晶体电子结构的非接触式非破坏性方法,使它们能够轻松,快速地量化晶体的特性。

下一步的重要步骤是实施ODPL光谱研究不同类型的钙钛矿材料。这可能会导致对基于晶体的半导体以及更有效的半导体有更好的了解。作者指出,他们未来的研究将集中在提高晶体效率和确保其在材料的所有领域中都是统一的。

这项工作得到了五星级联盟,日本科学促进协会KAKENHI(授权号JP16H06427,JP17H02907和JP17H04809)以及日本科学技术署-CREST(授权号JPMJCR16N3)的部分支持。

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