Los investigadores de Missouri S&T han encontrado un método económico para crear películas delgadas inorgánicas de alto rendimiento, o películas "epitaxiales", utilizado en la fabricación de semiconductores para electrónica flexible, LEDs y células solares.

La investigación se publica hoy en Ciencias en el artículo titulado "Spin Coating Epitaxial Films".

"Hemos ideado un método súper fácil que nunca antes se había hecho para hacer estas películas a partir de una solución que utiliza revestidores por centrifugación comerciales, "dice el Dr. Jay Switzer, el Profesor Donald L. Castleman / Foundation for Chemical Research de Descubrimiento en Química en Missouri S&T. "Esta es una ruta económica y de fácil acceso hacia materiales de tipo monocristal que deberían exhibir propiedades ópticas y electrónicas superiores.

"En particular, nuestro trabajo con depósitos epitaxiales altamente ordenados del material de perovskita, bromuro de cesio y plomo, un nuevo semiconductor utilizado en células solares fotovoltaicas de alta eficiencia, significa aumentar la eficiencia de las células solares producidas con este material, "Añade Switzer.

La epitaxia es el crecimiento de cristales, o películas delgadas, cuya orientación está determinada por el sustrato cristalino sobre el que se colocan. Cuando la estructura atómica de estos cristales se alinea perfectamente con su sustrato, el resultado final es una película con propiedades ópticas y electrónicas superiores, rivalizando con los atributos de los monocristales más caros.

Hasta ahora, El recubrimiento por rotación se ha utilizado principalmente para fabricar recubrimientos de polímeros litográficos o para depositar películas semiconductoras orgánicas sobre sustratos. pero las películas resultantes han sido policristalinas o sin estructura cristalina, no epitaxiales con el buscado nivel de perfección necesario para la electrónica de vanguardia actual.

"Hemos aprendido a utilizar el revestimiento por rotación para hacer películas y nanocristales altamente orientados en una variedad de sustratos inorgánicos, "dice Switzer." Hasta ahora, Se han hecho películas epitaxiales atómicamente perfectas mediante varios otros métodos, y algunos de ellos son muy caros y requieren un vacío ultra alto ".

Esos métodos incluyen epitaxia de haz molecular (MBE), deposición de vapor químico, epitaxia en fase líquida, procesamiento hidrotermal, deposición de baño químico y electrodeposición. Según el programa Small Business Innovation Research (SBIR), Las máquinas MBE cuestan alrededor de $ 1 millón y mucho más para sistemas de producción más grandes; y Switzer dice, cada máquina MBE debe estar dedicada a un solo material. Otros métodos epitaxiales están limitados por los requisitos de alta temperatura y presión.

Durante un período de dos años, El equipo de investigación demostró que las películas epitaxiales de materiales inorgánicos como el yoduro de plomo, óxido de zinc, Las estructuras cristalinas de cloruro de sodio y perovskita podrían depositarse sobre monocristales o sustratos comparables simplemente revistiendo por rotación sus soluciones o precursores de los materiales.