半導體材料比以前認為的更多地受到缺陷的影響

一個有前途的半導體材料可以，如果以前認為的缺陷無關性能的下降，根據(jù)今天出版的研究來提高自然傳播。倫斯勒理工學院和其他大學的一組研究人員表明，一個特定的缺陷會影響鹵素鈣鈦礦以電子形式保持光能的能力。

“缺陷在半導體中可能有好有壞，”材料科學工程副教授Jian Shi說。“出于某種原因，人們沒有注意到鹵化鈣鈦礦中的位錯，但我們已經(jīng)證明這種缺陷是鹵化鈣鈦礦中存在的問題。”
在十年的過程中，對鹵化鈣鈦礦的研究迅速提高了材料的效率，從大約3%的光轉(zhuǎn)換為電能到25% - 相當于最先進的硅太陽能電池。幾十年來，研究人員一直在與硅進行斗爭，以達到該材料目前的效率水平。
鹵化鈣鈦礦還具有有希望的載流子動力學，其大致定義為由材料吸收的光能以激發(fā)電子的形式保留的時間長度。為了使太陽能轉(zhuǎn)換具有良好前景，材料中的電子必須保持足夠長的能量，以便通過附著在材料上的電極來收獲，從而完成光轉(zhuǎn)換為電能。
這種材料長期以來被認為是“缺陷耐受性”，意味著缺失原子，晶體晶粒之間的劣質(zhì)鍵以及稱為晶體錯位的不匹配等缺陷不被認為對效率有太大影響。最近的研究質(zhì)疑了這一假設，發(fā)現(xiàn)一些缺陷會影響晶體的性能。
Shi的團隊通過在兩種不同的基底上生長晶體來測試晶體位錯的缺陷是否會影響載流子動力學。當一種基底沉積時，一種基底與鹵化鈣鈦礦具有強烈的相互作用，產(chǎn)生更高密度的位錯。另一個具有較弱的相互作用并產(chǎn)生較低的位錯密度。
結(jié)果表明，位錯對鹵化鈣鈦礦的載流子動力學產(chǎn)生負面影響。發(fā)現(xiàn)將位錯密度降低一個數(shù)量級以導致電子壽命增加四倍。
“結(jié)論是，鹵化鈣鈦礦具有與傳統(tǒng)半導體類似的位錯效應，”Shi說。“我們需要注意鹵化鈣鈦礦中的位錯，這是人們在研究這種材料時忽略的一個因素。”
施氏在鹵化鈣鈦礦最后顯著工作揭示的壓力在這個半導體的作用光學性質(zhì) 發(fā)表在科學進展 2018年。
【半導體材料比以前認為的更多地受到缺陷的影響】在Rensselaer，Shi與材料科學與工程系和物理系，應用物理學和天文學系的研究人員一起參加了研究。來自昆明理工大學，清華大學，北京科技大學，F(xiàn)orschungszentrum Julich和布朗大學的研究人員也為這項研究做出了貢獻。

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半導體材料比以前認為的更多地受到缺陷的影響

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