Нові LED та сонячні елементи наступного покоління на основі спінельних сульфідних напівпровідників
Розширення можливостей світлодіодів та сонячних елементів: Новий матеріал на основі сульфіду
Винайдений новий напівпровідник на основі сульфіду, який здатний випромінювати світло різних кольорів від фіолетового до оранжевого, може революціонізувати ринок світлодіодного освітлення та сонячних панелей. Це відкриття зроблено в Інституті науки Токіо, а сполука (Zn,Mg)Sc2S4 стала основою дослідження, яке дозволяє налаштовувати тип провідності – n-тип чи p-тип. Суть у тому, що цей матеріал має потенціал для створення homojunction-пристроїв, які інтегрують як функції випромінювання, так і поглинання світла у межах одного матеріалу.
Професор Хіденорі Хіраматсу та асистент професора Кото Ханзава з Інституту науки Токіо, разом з видатним професором Хідео Хосоно, опублікували свої результати в Journal of the American Chemical Society. Вони заявили, що новий матеріал обіцяє значне покращення у світлодіодах, сонячних елементах та напівпровідникових лазерах, де pn-структури є ключовими для випромінювання світла або генерації струму.
Вирішення проблеми “зеленого розриву”
На відміну від багатьох існуючих матеріалів, новий напівпровідник здатний випромінювати зелене світло. Хіраматсу вважає, що їх матеріал може вирішити проблему “зеленого розриву” – виклик, з яким стикалася світлодіодна технологія протягом десятиліть.
Спінені структури (AB2S4) надають матеріалу унікальну оптоелектронну поведінку. Катіони, такі як цинк, забезпечують провідний рівень на позиції A, тоді як катіони на позиції B, стабільні завдяки своїм д0 орбіталям, підтримують прямий зонний опонент.
Індивідуальне налаштування матеріалу
Ненаповнюваний ZnSc2S4 характерний яскравим оранжевим світлом, зміна магнію в ньому може змінити спектр випромінювання до зеленого та синього. Замінюючи титанові катіони на скандій або коректуючи вміст цинку, дослідники контролюють провідність від ізолюючого до напівпровідникового рівня, що охоплює дев’ять порядків величини.
Хіраматсу наголошує, що новий сульфідний напівпровідник здатний задовольняти вимоги до високоефективних поглиначів для сонячних елементів та “зелених” світловипромінювачів у світлодіодах. Це відкриття підкреслює потенціал матеріалу стати важливою частиною наступного покоління оптоелектронних пристроїв.
