Una película delgada de sulfuro de circonio y bario creada por el equipo de investigación. Crédito:Douglas Levere / Universidad de Buffalo
Los científicos han creado películas delgadas hechas de sulfuro de bario y circonio (BaZrS 3 ) y confirmó que los materiales tienen atractivas propiedades electrónicas y ópticas predichas por los teóricos.
Las películas combinan una absorción de luz excepcionalmente fuerte con un buen transporte de carga, dos cualidades que las hacen ideales para aplicaciones como la energía fotovoltaica y los diodos emisores de luz (LED).
En paneles solares, por ejemplo, Los resultados experimentales sugieren que BaZrS 3 las películas serían mucho más eficientes para convertir la luz solar en electricidad que los materiales tradicionales a base de silicio con espesores idénticos, dice el investigador principal Hao Zeng, Doctor., profesor de física en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Buffalo. Esto podría reducir los costos de energía solar, especialmente porque las nuevas películas funcionaron admirablemente incluso cuando tenían imperfecciones. (Fabricar materiales casi impecables suele ser más caro, Zeng explica.)
"Durante muchas décadas, Ha habido solo un puñado de materiales semiconductores que se han utilizado, siendo el silicio el material dominante, "Dice Zeng." Nuestras películas delgadas abren la puerta a una nueva dirección en la investigación de semiconductores. Existe la posibilidad de explorar el potencial de una clase completamente nueva de materiales ".
El estudio fue publicado en noviembre en la revista Nano energía .
Doctorado en Física UB los estudiantes Xiucheng Wei y Haolei Hui fueron los primeros autores. El proyecto, financiado por el premio SunShot del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y la Química Sostenible de la National Science Foundation (NSF), Premio Ingeniería y Materiales:incluye contribuciones de investigadores de la UB; Universidad Normal de Taiyuan, Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur, Universidad de Xi'an Jiaotong y la Academia de Ciencias de China, todo en China; Laboratorio Nacional de Los Alamos; y el Instituto Politécnico Rensselaer.
Experimentos inspirados en predicciones teóricas
BaZrS 3 pertenece a una categoría de materiales conocidos como perovskitas de calcogenuro, que no son tóxicos, compuestos abundantes en la tierra.
En años recientes, Los teóricos han calculado que varias perovskitas de calcogenuro deberían exhibir propiedades ópticas y electrónicas útiles, y estas predicciones han captado el interés y la imaginación de experimentadores como Zeng.
BaZrS 3 no es un material totalmente nuevo. Zeng examinó la historia del complejo, y encontró información que se remonta a la década de 1950.
"Ha existido durante más de medio siglo, ", dice." Entre las investigaciones anteriores, una empresa de las Cataratas del Niágara lo produjo en forma de polvo. Creo que la gente le prestó poca atención ".
Pero las películas delgadas, no el polvo, son necesarias para aplicaciones como la energía fotovoltaica y los LED, así que eso es lo que el equipo de Zeng se propuso crear.
Los investigadores crearon sus BaZrS 3 películas mediante el uso de un láser para calentar y vaporizar óxido de circonio bario. El vapor se depositó sobre una superficie de zafiro, formando una película, y luego se convierte en el material final a través de una reacción química llamada sulfuración.
"La investigación de semiconductores se ha centrado tradicionalmente en materiales convencionales, "Dice Hui." Esta es una oportunidad para explorar algo nuevo. Las perovskitas de calcogenuro comparten algunas similitudes con las perovskitas de haluro ampliamente investigadas, pero no sufren la toxicidad e inestabilidad de estos últimos materiales ".
"Ahora que tenemos una película delgada hecha de BaZrS 3 , podemos estudiar sus propiedades fundamentales y cómo podría usarse en paneles solares, LEDs, sensores ópticos y otras aplicaciones, "Dice Wei.
