Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado una técnica que, por primera vez, permite integrar materiales de perovskita híbrida monocristalina en la electrónica. Debido a que estas perovskitas pueden sintetizarse a bajas temperaturas, el avance abre la puerta a nuevas investigaciones enelectrónica flexible y costos de fabricación potencialmente reducidos para dispositivos electrónicos.
Los materiales de perovskita híbrida contienen componentes orgánicos e inorgánicos y se pueden sintetizar a partir de tintas, lo que los hace aptos para la fabricación de rollo a rollo de gran superficie. Estos materiales son objeto de una extensa investigación para su uso en células solares, diodos emisores de luzLED y fotodetectores. Sin embargo, ha habido desafíos en la integración de perovskitas híbridas de cristal único en dispositivos electrónicos más clásicos, como transistores.
Se prefieren las perovskitas híbridas monocristalinas porque los materiales monocristalinos tienen propiedades más deseables que los materiales policristalinos; los materiales policristalinos contienen más defectos que afectan negativamente las propiedades electrónicas de un material.
El desafío de incorporar perovskitas híbridas monocristalinas en la electrónica se debe al hecho de que estos cristales macroscópicos, cuando se sintetizan mediante técnicas convencionales, tienen bordes rugosos e irregulares. Esto dificulta su integración con otros materiales de tal manera que los materialeshacer los contactos de alta calidad necesarios en dispositivos electrónicos.
Los investigadores solucionaron este problema sintetizando los cristales híbridos de perovskita entre dos superficies laminadas, esencialmente creando un sándwich de perovskita híbrido monocristalino. La perovskita se adapta a los materiales de arriba y abajo, lo que resulta en una interfaz nítida entre los materiales. El sustratoy el superestrato, el "pan" en el sándwich, puede ser cualquier cosa, desde portaobjetos de vidrio hasta obleas de silicio que ya están incrustadas con electrodos, lo que da como resultado un transistor o circuito listo para usar.
Los investigadores pueden ajustar aún más las propiedades eléctricas de la perovskita seleccionando diferentes haluros para su uso en la composición química de la perovskita. La elección del haluro determina la banda prohibida del material, lo que afecta la apariencia del color del semiconductor resultante yconduce a dispositivos electrónicos transparentes e incluso imperceptibles cuando se utilizan perovskitas de banda prohibida alta.
"Hemos demostrado la capacidad de crear transistores de efecto de campo de trabajo utilizando materiales de perovskita híbrida monocristalina fabricados en aire ambiente", dice Aram Amassian, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales enEstado de Carolina del Norte.
"Eso es interesante porque los materiales monocristalinos tradicionales tienen que fabricarse en ambientes de vacío ultra alto y alta temperatura, y a menudo requieren un crecimiento epitaxial exquisito", dice Amassian. "Las perovskitas híbridas se pueden cultivar a partir de una solución, esencialmente de untinta, en el aire ambiente a temperaturas por debajo de los 100 grados centígrados. Esto los hace atractivos desde el punto de vista de los costos y la fabricación. También los hace compatibles con sustratos flexibles de plástico, lo que significa que pueden tener aplicaciones en la electrónica flexible y en Internet decosas IoT.
"Dicho esto, todavía hay grandes desafíos aquí", dice Amassian. "Por ejemplo, las perovskitas híbridas actuales contienen plomo, que es tóxico y, por lo tanto, no es algo deseable para aplicaciones como la electrónica portátil. Sin embargo, se están realizando investigaciones para desarrollar híbridosperovskitas que no contienen plomo o que incluso están completamente libres de metales. Esta es un área de investigación apasionante, y creemos que este trabajo es un importante paso adelante para la integración de dispositivos de estos materiales, lo que lleva al desarrollo de nuevas aplicaciones tecnológicas.. "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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