據(jù)報(bào)道，麻省理工學(xué)院(MIT)的工程師報(bào)告稱，他們制造出了第一批高質(zhì)量的新型半導(dǎo)體材料薄膜。這一壯舉被MIT首席研究員Rafael Jaramillo形容為他的“白鯨”，并有可能影響多個(gè)科技領(lǐng)域。
此前類似的技術(shù)突破曾經(jīng)帶來(lái)了計(jì)算機(jī)、太陽(yáng)能電池、夜視相機(jī)等的出現(xiàn)。
Jaramillo指出，這種新半導(dǎo)體材料即所謂的鹵化物鈣鈦礦(chalcogenide perovskites)，可以應(yīng)用于太陽(yáng)能電池和照明。不過(guò)他指出，半導(dǎo)體研究的歷史表明，新半導(dǎo)體材料通常是以不可預(yù)測(cè)的方式啟用的。
Jaramillo對(duì)這種新材料的潛力感到興奮，因?yàn)樗鼈兎浅７€(wěn)定，而且由價(jià)格低廉且無(wú)毒的元素組成。據(jù)悉，他們團(tuán)隊(duì)研發(fā)的薄膜是由鋇、鋯和硫組成的特殊晶體結(jié)構(gòu)，即典型的黃銅過(guò)氧化物。
“你可以通過(guò)改變成分來(lái)做出變化。因此，它確實(shí)是一個(gè)系列的材料，而不僅僅是單一的，”他補(bǔ)充說(shuō)。這項(xiàng)研究成果已經(jīng)發(fā)表在了《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials)雜志上。
據(jù)了解，Jaramillo及其同事使用了一種叫做分子束外延(MBE)的技術(shù)來(lái)生產(chǎn)他們的高質(zhì)量薄膜。該技術(shù)允許對(duì)晶體生長(zhǎng)進(jìn)行原子級(jí)的控制，不過(guò)這很難做到而且不能保證新材料的成功。盡管如此，半導(dǎo)體技術(shù)的歷史表明了發(fā)展MBE的價(jià)值。
顧名思義，MBE本質(zhì)上是將分子束指向表面上原子的特定排列。原子的這種排列方式為分子提供了一個(gè)模板并讓它們?cè)谏厦嫔L(zhǎng)。“這就是為什么外延生長(zhǎng)能給你提供最高質(zhì)量的薄膜。這些材料知道如何生長(zhǎng)，”Jaramillo說(shuō)道。
東京工業(yè)大學(xué)(Tokyo Institute of Technology)教授Hideo Hosono評(píng)論稱，“(由Jaramillo等人創(chuàng)造的)薄膜顯示出鏡面平滑的圖像，這是由于其具有原子般平坦的表面，并且質(zhì)量非常好。我們可以預(yù)計(jì)，下一步就能實(shí)現(xiàn)如太陽(yáng)能電池和綠色LED等設(shè)備制造。”
目前，Jaramillo的小組正專注于兩個(gè)領(lǐng)域：探索基礎(chǔ)問題以加深對(duì)材料的理解、將它們整合到太陽(yáng)能電池中。雖然鹵化物鈣鈦礦并不是Jaramillo在MIT實(shí)驗(yàn)室的唯一重點(diǎn)。
