可用于改进电子设备和太阳能电池性能的新型透明薄膜材料

由明尼苏达大学领导的一组研究人员发现了一种新的纳米级薄膜材料，其导电率非常高。这种新材料可能会有助于实现更小，更快，更强大的电子设备，以及更高效的太阳能电池。

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　　这一发现近期发表在《自然通讯》杂志上，这本杂志是一个开放型期刊，出版了许多高品质的研究成果，其领域涉及到自然科学的各个领域。

　　研究人员说，使这种新材料如此独特的原因是，它所具有的高导电性，这有助于电子设备的导电效率更高和导电能力变得更强大。但材料也有一个宽的带隙，这意味着光可以很容易地通过材料，从而使其变得透明。而在大多数情况下，当材料具有宽的带隙时，通常具有较低的低导电性或透明性差。

　　“高导电性、宽禁带使这一理想的制造光学透明导电薄膜，可广泛用于作为各种电子设备的材料，包括高功率电子器件、电子显示屏、触摸屏和太阳能电池等各种需要光透过的装置，” Bharat Jalan说，他是明尼苏达大学化学工程与材料科学教授且是这项研究的首席研究员。

　　目前，我们在我们电子设备中大部分透明的导体，所使用的是一种叫做铟的化学元素。在过去几年里，铟的价格大幅上涨，大大增加了当前显示技术的成本。因此，目前研究人员正在付出巨大的努力，尝试找到替代材料，以及工作状态比铟基透明导体甚至更好的材料。

　　在这项研究中，研究人员找到了一个解决方案。他们开发了一种新的透明导电薄膜，使用一种新的合成方法，其中他们长大了锡酸钡（BaSnO3）薄膜（结合钡、锡和氧，称为锡酸钡），但取代了元素锡的化学前体。锡的化学前体具有独特的，具有激进的属性，提高了化学反应性，大大提高了金属氧化物的形成过程。相比铟元素钡和锡都是特别便宜且大量可用的。

　　“我们第一次使用锡的化学前体时，这种非常规的技术方法所带来的独特性质令我们非常惊讶，”明尼苏达大学化学工程与材料科学的研究生Abhinav Prakash说，他是该论文的第一作者。“这是一个很大的冒险，但对我们来说是一个很大的突破。”

　　Jalan和Prakash表示这种新的过程，允许他们以前所未有的控制特性创造这样材料，如厚度、物质组成、缺陷的浓度等，这个过程应该是非常适合于许多其他材料系统中的元素是硬质氧化。新工艺具有非常好的重现性和可扩展性。

　　他们进一步补充说，通过结构质量的优化与缺陷浓度的改进，使他们能够发现高导电性的材料。他们说下一步是继续减少原子尺度上的缺陷。

　　“即使这种材料在同一材料类中具有最高的导电率，但还有许多改进的空间，如果我们减少缺陷，将会发现新物理特性的突出潜力。这就是我们的下一个目标，”Jalan说。

　　原文来源：https://phys.org/news/2017-05-discovery-transparent-thin-material-electronics.html