Los semiconductores de espacios estrechos con la capacidad de utilizar luz visible han despertado un gran interés gracias a su versatilidad. Ahora, Científicos de Japón han desarrollado y caracterizado un nuevo material semiconductor para su aplicación en componentes de procesos estimulados por la luz. Los hallazgos tienen, por primera vez, sugirió una nueva forma de reducir la banda prohibida en semiconductores de óxido de estaño más baratos y no tóxicos para aplicaciones eficientes basadas en la luz.

Los semiconductores que pueden explotar el omnipresente espectro visible de luz para diferentes aplicaciones tecnológicas servirían de gran ayuda para el mundo material. Sin embargo, Estos semiconductores a menudo no son baratos y pueden ser tóxicos. Ahora, un grupo de científicos de materiales del Instituto de Tecnología de Tokio y la Universidad de Kyushu han colaborado para desarrollar un material semiconductor de espacio estrecho más barato y no tóxico con posibles aplicaciones "basadas en la luz" o fotofuncionales, según un estudio reciente publicado en Química de Materiales .

Los semiconductores de óxido que contienen estaño son más baratos que la mayoría de los materiales semiconductores, pero sus aplicaciones fotofuncionales están limitadas por una amplia banda prohibida óptica. El equipo de científicos antes mencionado, dirigido por el Dr. Kazuhiko Maeda, Profesor asociado del Departamento de Química, Instituto de Tecnología de Tokio, desarrolló un material semiconductor a base de perovskita que está libre de plomo tóxico y puede absorber una amplia gama de luz visible (Figura 1). El equipo "dopado, "o introducido intencionalmente, iones hidruro en el material semiconductor que contiene estaño. Al hacerlo, redujeron con éxito la banda prohibida de 4 eV a 2 eV, debido a la reducción química del componente de estaño que acompañó al dopaje con iones hidruro.

Los científicos también pudieron identificar una reacción de reducción de estaño crucial en el material semiconductor a través de mediciones fisicoquímicas. Esta reducción conduce a la generación de un "par de electrones solitarios de estaño, "cuyos diferentes estados electrónicos contribuyen notablemente a la absorción de luz visible del material. También atribuyen esta propiedad deseada a la introducción previa de defectos de oxígeno en el material. Destacando la importancia de los defectos de oxígeno, Dr. Maeda, quien es también autor correspondiente del estudio, explica, "La introducción previa de defectos de oxígeno en BaSnO ₃ por Y ³⁺ sustitución de Sn ⁴⁺ También es indispensable para lograr una reducción significativa de la banda prohibida ".

Para confirmar que el material semiconductor desarrollado es realmente fotofuncional, los científicos probaron la aplicabilidad del material semiconductor en un fotoelectrodo. Observaron que el material revelado dio una fotorrespuesta anódica clara hasta los 600 nm esperados.

Hablando sobre el impacto del estudio, Dr. Katsuro Hayashi, Profesor de la Facultad de Ingeniería, Universidad de Kyushu, y el otro autor correspondiente del estudio, dice, "En general, el estudio ha permitido un salto de gigante en el desarrollo de un no tóxico, brecha de banda óptica estrecha, material semiconductor que contiene estaño para aplicaciones prácticas en células solares, fotocatálisis y pigmentos ".

Gracias al esfuerzo de los investigadores, Podemos esperar avances significativos en el desarrollo de varios materiales absorbentes de luz visible sin plomo más novedosos con innumerables aplicaciones.