Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ir Humboldt-Universität zu Berlin tyrinėtojų komandai pirmą kartą pavyko iš hibridinės perovskito puslaidininkinės medžiagos pagaminti šviesos diodus (LED) naudojant rašalinį spausdinimą. Tai atveria galimybes plačiai naudoti šias medžiagas gaminant daug įvairių elektroninių komponentų. Mokslininkai pasiekė proveržį triuko pagalba:" inokuliuojantis" (arba sėja) paviršių specifiniais kristalais.
Mikroelektronikoje naudojamos įvairios funkcinės medžiagos, kurių savybės leidžia jas pritaikyti specifinėms reikmėms. Pavyzdžiui, tranzistoriai ir duomenų kaupimo įtaisai yra pagaminti iš silicio, o dauguma fotovoltinių elementų, naudojamų elektrai gaminti iš saulės šviesos, šiuo metu taip pat yra pagaminti iš šios puslaidininkinės medžiagos. Priešingai, sudėtiniai puslaidininkiai, tokie kaip galio nitridas, naudojami šviesai generuoti optoelektroniniuose elementuose, tokiuose kaip šviesos diodai (LED). Įvairių klasių medžiagų gamybos procesai taip pat skiriasi.
Peržengti medžiagas ir metodus labirintas
Hibridinės perovskito medžiagos žada supaprastinti - organizuodamos organinius ir neorganinius puslaidininkių kristalų komponentus konkrečioje struktūroje." Jie gali būti naudojami gaminant visų rūšių mikroelektroninius komponentus, modifikuojant jų sudėtį", - sako prof. Emilis Listas-Kratochvilas, HZB ir Humboldt-Universität jungtinės tyrimų grupės vadovas.
Kas dar' perdirbti perovskito kristalus yra palyginti paprasta." Jie gali būti gaminami iš skysto tirpalo, todėl norimą komponentą galite pastatyti po vieną sluoksnį tiesiai ant pagrindo", - paaiškina fizikas.
Pirmieji saulės elementai iš rašalinio spausdintuvo, dabar taip pat šviesos diodai
HZB mokslininkai pastaraisiais metais jau parodė, kad saulės elementus galima atspausdinti iš puslaidininkių junginių tirpalo - ir šiandien jie yra šios technologijos lyderiai. Pirmą kartą jungtinei HZB ir HU Berlyno komandai pavyko tokiu būdu pagaminti funkcinius šviesos diodus. Tyrimo grupė šiam tikslui naudojo metalo halogenido perovskitą. Tai yra medžiaga, kuri žada ypač didelį efektyvumą generuojant šviesą, tačiau, kita vertus, ją sunku apdoroti.
GG quot; Iki šiol iš skysto&tirpalo nebuvo įmanoma pakankamai kokybiškai pagaminti tokio tipo puslaidininkių sluoksnių; sako List-Kratochvil. Pavyzdžiui, šviesos diodus būtų galima atspausdinti tik iš organinių puslaidininkių, tačiau jie suteikia tik nedidelį šviesumą." Iššūkis buvo tai, kaip sukelti į druską panašų pirmtaką, kurį atspausdinome ant pagrindo, greitai ir tolygiai kristalizuotis, naudojant tam tikrą atraktantą ar katalizatorių", - paaiškina mokslininkas. Komanda šiam tikslui pasirinko sėklų kristalą: druskos kristalą, kuris prisitvirtina prie pagrindo ir sukelia vėlesnių perovskitų sluoksnių tinklelio susidarymą.
Gerokai geresnės optinės ir elektroninės charakteristikos
Tokiu būdu mokslininkai sukūrė spausdintinius šviesos diodus, kurie pasižymi daug didesniu šviesumu ir žymiai geresnėmis elektrinėmis savybėmis, nei buvo galima pasiekti naudojant priedų gamybos procesus. Tačiau „List-Kratochvil“ ši sėkmė yra tik tarpinis žingsnis į būsimą mikro ir optoelektroniką, kuri, jo įsitikinimu, bus pagrįsta tik hibridiniais perovskitų puslaidininkiais." Vienos visuotinai taikomų medžiagų klasės ir vieno ekonomiško ir paprasto bet kokio tipo komponentų gamybos proceso siūlomi pranašumai stebina", - sako mokslininkas. Todėl jis planuoja tokiu būdu gaminti visus svarbius elektroninius komponentus HZB ir HU Berlyno laboratorijose.
